大学物理课件--光的衍射现象与原理-[福州大学...李培官].ppt

今天是2017年6月29日星期四 大学物理课件11-4-1. 福州大学至诚学院 光的衍射现象与原理 大学物理教研室 李培官 1、光的衍射现象的概念： 一.光的衍射现象 光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播，如果波长与障碍物相当，衍射现象最明显. 衍射现象的特点： 1) 光的衍射是在一定条件下产生的光偏离直线传播并且光能在空间不均匀分布的现象. 2) 光束在什么地方受到限制，衍射图样就在什么方向铺展，且限制愈甚，铺展愈甚，即衍射效应愈强. 2.衍射现象的特点 1.惠更斯原理： 1）媒质中任一波面上的各点，都是发射子波的新波源。 二.惠更斯-菲涅尔原理 2）其后任意时刻，所有子波的包络面就是新的波面。 只能确定衍射后波面的形状；而①不能说明振幅和相位的变化；②无法解释衍射后波的强度分布；③无法解释波为什么不向后传播的问题。 波在前进过程中引起前方P点的总振动，为面 S 上各面元 dS 所产生子波在 该点引起分振动的迭加。 与 有关。 面元 dS 所产生的子波在 P 点引起光振动的振幅： 当=0时， 从同一波面上各点发出的子波，在传播到空间某一点时，各个子波之间也可以互相迭加而产生干涉现象。 这个经菲涅尔发展的惠更斯原理称为惠更斯—菲涅耳原理 2.惠更斯-菲涅尔原理：菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充，给出了关于位相和振幅的定量描述，提出子波相干叠加的概念。 (2).夫琅禾费单缝衍射---平行光的衍射 计算比较简单。 光源—衍射孔—接收屏距离为无限远。 观察比较方便，但定量计算却很复杂。 (1).菲涅耳衍射----发散光衍射 光源—衍射孔—接收屏距离为有限远。 1.菲涅耳与夫琅禾费衍射 三.夫琅和费单缝衍射 A、B 两点发的光线的光程差： 分成的半波带数： 注意： ①在缝宽a 和波长λ一定时，半波带数N 取决于衍射角θ。 ②相邻两个半波带叠加时,产生相消干涉。 ③N 为偶数对应暗纹中心，N 为奇数对应亮纹中心。 （1）半波带： 2、单缝衍射规律 （菲涅尔半波带法） ② 明纹条件: N 不是整数时，明暗程度介于明纹与暗纹之间。 θ = 0，a sinθ = 0, 形成中央明纹 。 （2）明暗纹条件： ① 暗纹条件: ① 明、暗条纹在屏上的位置: 明纹位置： ② 明条纹宽度： （3）条纹位置与宽度 暗纹位置: 中央明纹 次级明纹 (1)缝宽对衍射图样的影响 3.讨论：影响条纹分布的因素 缝宽对条纹分布的影响： a 变小，条纹变宽； a 变大，条纹变窄。 缝宽对衍射条纹的影响 衍射光强分布 (2)波长对条纹的影响 当缝宽不变时, 各级条纹的角位置和角宽度因波长而异. 如果用白光入射, 中央明条纹仍为白色, 但由中央至两侧的其他各级明纹会因波长不同位置相互错开而呈紫到红的彩色衍射图样, 即衍射光谱. 波长对条纹分布 的影响： 衍射条纹宽度随波长的减小而变窄。 波长对衍射条纹的影响 衍射光强分布 (3).单缝衍射的光强分布 光强的能量绝大多数集中在中央明条纹，而各次级极大的光强小得多，且随着级数的增加很快减少。 欢迎指导 谢谢