中南大学《大学物理》课件-第8章波动光学.ppt

(c)第一级暗纹与第二级暗纹之间的距离(3)已知x=3.5mm是亮纹(b)当k=3时，光程差狭缝处波阵面可分成7个半波带。实验装置S*d三、圆孔夫琅和费衍射中央是个明亮的圆斑，外围是一组同心的明暗相间的圆环。0IRRR0.6101.6191.116sinθlll圆孔衍射光强分布由第一暗环围成的光斑，占整个入射光束总光强的84%，称为爱里斑。爱里斑第一暗环对应的衍射角称为爱里斑的半角宽，（它标志着衍射的程度）式中为圆孔的直径，若为透镜的焦距，则爱里斑的半径为：第一级暗环的衍射角满足；点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。s1s2??RD**爱里斑五、光学仪器的分辨本领瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。?恰能分辨能分辨不能分辨圆孔衍射的第一级极小值由下式给出：最小分辨角为：在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为最小分辨角s1s2D**d光学仪器的透光孔径最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率衍射光栅：由大量等间距、等宽度的平行狭缝所组成的光学元件。用于透射光衍射的叫透射光栅。用于反射光衍射的叫反射光栅。光栅常数：a+b数量级为10-5~10-6m条纹特点：亮、细、疏8-5光栅衍射衍射条纹的形成:1）各单缝分别同时产生单缝衍射各单缝衍射的平行光产生多光干涉。2）注意：每一个单缝衍射的图样和位置都是一样的。Isin?sin?二、衍射光栅1.光栅方程多缝干涉单缝衍射只有衍射只有干涉从不同单缝射出的平行光依次相差相同的光程BC或相同的相位差??各单缝衍射的平行光产生什么样的多光干涉？即光栅衍射是N个相位依次相差??的光振动的叠加abdBCabdBCabdBCabdBC多缝干涉各狭缝上的子波波源一一对应，且满足相干条件。相邻狭缝对应点在衍射角?方向上的光程差满足：k=0,1,2,3···此式称为光栅公式。则相干加强，形成明条纹。狭缝越多，条纹就越明亮。多缝干涉明条纹也称为主极大明条纹abdBCsin?I光栅衍射光栅衍射图样是来自每一个单缝上许多子波以及来自各单缝对应的子波彼此相干叠加而形成。因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。Isin?多缝干涉单缝衍射光栅衍射每个单缝的衍射光强决定于来自各单缝的光振幅矢量Ai的大小，它随衍射角?而变化。而多缝干涉主极大的光强决定于N·Ai受Ai大小的制约。因此，光栅衍射图样是多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果。III1245-1-2-4-5综合：如果只有衍射：如果只有干涉：干涉、衍射均有之：缺级缺级-1-212-22缝数N=4时光栅衍射的光强分布图k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6次极大主极大亮纹()极小值包络线为单缝衍射的光强分布图中央亮纹*光栅衍射图样光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应的叠加，亮纹的位置决定于缝间光线干涉的结果。a·sin?=±k?k=1,2,···缺极时衍射角同时满足：(a+b)·sin?=±k?k=0,1,2,···即：k=(a+b)/a·kk就是所缺的级次缺级由于单缝衍射的影响，在应该出现干涉极大（亮纹）的地方，不再出现亮纹缝间光束干涉极大条件单缝衍射极小条件3.缺级现象k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6缺级k=-6缺级：k=±3,±6,±9,...缺级光栅衍射第三级极大值位置单缝衍射第一级极小值位置=====+392613k’kaba若：(a+b)sin?=±k?k=0,1,2,3···单色平行光倾斜地射到光栅上相邻两缝的入射光在入射到光栅前已有光程差(a+b)sin?0(a+b)(sin