大学物理——光的衍射.ppt

第十三章光的衍射
§13-1光的衍射惠更斯-菲涅耳原理
§13-2单缝夫琅禾费衍射
§13-3衍射光栅
§13-4圆孔衍射光学仪器的分辩率
§13-5X射线的衍射2理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响.衍射现象是波动性的另一重要表现。
只要光在传播，就有衍射现象。
衍射和传播是联在一起的。1、什么叫衍射单缝K13.1.2惠更斯－菲涅耳原理菲涅耳在惠更斯提出的子波假设基础上，补充了描述次波基本特征的时空周期的物理量:位相和振幅，及波的叠加。认为：从同一波阵面上各点发出的次波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。这就是惠更斯—菲涅耳原理。2、惠更斯－菲涅耳原理的数学表示波阵面上所有dS面元发出的子波在P点引起的
合振动为§13-2单缝夫琅禾费衍射夫朗禾费单缝衍射图样是一组与狭缝平行的明暗相间的条纹，其中中央条纹最亮最宽。2、惠更斯－菲涅耳原理分析衍射过程每个子波源所发出的沿同一方向的平行光构成了一束平行衍射光。平行衍射光的方向平行衍射光在焦平面上相干汇聚3、用半波带理论分析衍射条件按相距／2作平行于AC的平面A1A1/,A2A2/,…将光程差BC分割成n个相等的部分，同时这些平面也将波面AB分割成n个相等的部分ＡＡ１，Ａ１Ａ２…
它们称之为波带。a故在给定的衍射角中，若BC刚好截成偶数个半波带，④衍射图样中明、暗纹公式4、单缝衍射条纹特点中央明纹线宽度为x0对K级暗纹有（2）影响衍射图样的a和若a一定时，（3）各级亮纹强度分布是不均匀的例13.1用波长为λ的单色光照射狭缝，得到单缝的夫琅禾费衍射图样，第3级暗纹位于屏上的P处，问：根据已知条件，在屏上P处出现第3级暗纹，所以对于P位置，狭缝处的波面可划分为6个半波带.例13.2波长λ＝6000Å的单色光垂直入射到缝宽a＝0.2mm的单缝上，缝后用焦距f＝50cm的会聚透镜将衍射光会聚于屏幕上.求：(1)中央明条纹的角宽度、线宽度；(2)第1级明条纹的位置以及单缝处波面可分为几个半波带？(3)第1级明条纹宽度.第1级暗条纹到中央明条纹中心O的距离为对应于该值，单缝处波面可分的半波带数为§13-3衍射光栅13.3.1光栅衍射现象平行单色光垂直照射到光栅上，由光栅射出的光线经透镜L后，会聚于屏幕E上，因而在屏幕上出现平行于狭缝的明暗相间的光栅衍射条纹.13.3.2光栅衍射规律1、光栅公式光线斜入射时的光栅公式2、暗纹条件3、单缝衍射对光强分布的影响4、缺级现象13.3.3光栅光谱图13.13光栅光谱例13.5一个每毫米均匀刻有200条刻线的光栅，用白光照射，在光栅后放一焦距为f＝500cm的透镜，在透镜的焦平面处有一个屏幕，如果在屏幕上开一个Δx＝1mm宽的细缝，细缝的内侧边缘离中央极大中心5.0mm，如图13.14所示.试求什么波长范围的可见光可通过细缝？按题意，光栅常数为因此I2、爱里斑
夫琅和费圆孔衍射中，中央为亮圆斑。第一暗环所包围的中央圆斑，称为爱里斑。其占总入射光强的84%。圆孔衍射中央爱里斑半角宽θ=1.22/D
单缝衍射中央明纹半角宽Φ=/a13.4.2光学仪器的分辩率光的衍射限制了光学仪器的分辨本领。瑞利判据：如果某一物点斑象（即爱里斑）的中心恰好落在另一物点斑象的边缘，这样所定出的两物点的距离作为光学仪器所能分辨的最小距离。S1两物点对透镜光心的张角称为光学仪器的最小分辨角，用θ0表示，它正好等于每个爱里斑的半角宽度，即因此，为提高仪器分辨率，或说为提高成象质量，望远镜：不可选择，可使D；
显微镜：D不会很大，可使。例13.7一直径为2mm的氦氖激光束射向月球表面，其波长为632.8nm，已知月球和地面的距离为
.试求：(1)在月球上得到的光斑的直径有多大？(2)如果这激光束经扩束器扩展成直径为2m，则在月球表面上得到的光斑直径将为多大？在激光测距仪中，通常采用激光扩束器，这是为什么？则上节讨论的是透射光栅中光的干涉问题，这节所讲的伦琴射线就是反射光栅光的干涉。阴级二、劳厄实验X射线三、布喇格公式点间干涉由上式可以看出，除零级主极大的位置与波长无关外，其它各级主极大均与波长有关。面间干涉对于任意角，在给定波长λ时，要想使点间干涉和面间干涉同时满足衍射主极大，一般说来是很困难的。布喇格公式解根据布喇格公式因此