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大学物理10-1光的衍射.ppt

发布:2017-06-22约1.22千字共19页下载文档
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10-1光的衍射 光的衍射现象 惠更斯 — 菲涅尔原理 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 * * 圆孔衍射 单缝衍射 * 一 光的衍射现象 * 衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比,波长越大,障碍物越小,衍射越明显。 说明 二 惠更斯 — 菲涅尔原理 :波阵面上面元 (子波波源) 菲涅尔指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时, 波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 点振动是各子波在此产生的振动的叠加 . 子波在 点引起的振动振幅 并与 有关 . : 时刻波阵面 * 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 设初相为零,面积为s 的波面 Q ,其上面元ds 在P点引起的振动为 各次波在空间某点的相干叠加,就决定了该点波的强度。 1. 原理内容 2. 原理数学表达 取决于波面上ds处的波强度, 为倾斜因子. ? ? P 处波的强度 说明 (1) 对于一般衍射问题,用积分计算相当复杂,实际中常用半波带法和振幅矢量法分析。 (2) 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。 三 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 夫 琅 禾 费 衍 射 光源、屏与缝相距无限远 缝 在实验中实现 夫琅禾费衍射 菲 涅 尔 衍 射 缝 光源、屏与缝相距有限远 · * 10-2 单缝的夫琅禾费衍射 一. 典型装置 ( 单缝夫琅禾费衍射典型装置 ) 的光程差 二. 菲涅耳半波带法 1. 衍射暗纹、明纹条件 —— 中央明纹 ? ( a 为缝 AB的宽度 ) 此时缝分为两个“半波带”, P 为暗纹。 暗纹条件 半波带 半波带 P 为明纹。 此时缝分成三个“半波带”, 明纹条件 ? ? λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 (1) 得到的暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似 (2) 单缝衍射和双缝干涉条纹比较。 单缝衍射条纹 双缝干涉条纹 说明 2. 单缝衍射明纹角宽度和线宽度 衍射屏 透镜 观测屏 中央明纹 角宽度 线宽度 角宽度 相邻两暗纹中心对应的衍射角之差 线宽度 观察屏上相邻两暗纹中心的间距 第k 级明纹 角宽度 请写出线宽度 三. 单缝衍射强度 (振幅矢量法) 设每个窄带在P 点引起的振幅为 令P 处的合振幅为 A、B 点处窄带在P 点引起振动的相位差为 相邻窄带的相位差为 1. 单缝衍射强度公式 将缝 AB 均分成 N 个窄带,每个窄带宽度为 · 对于O 点 对于其它点 P 令 ┏ ( 如当 N 取 5 时 ) N 取无穷大时 相对光强曲线 中央明纹 暗纹条件 和半波带法得到的暗纹条件一致。 2. 明、暗纹条件 -1. 43 ? 1. 43 ? -2. 46 ? 2. 46 ? ? ? I/I0
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