菲涅耳波带片依据菲涅耳圆孔衍射的讨论.ppt

3.4菲涅耳衍射(yǎnshè)—近场衍射3.4.1菲涅耳圆孔衍射(yǎnshè)——菲涅耳半波带理论①菲涅耳半波(bànbō)带的划分设a1a2……aN分别为第1、第2、……第N个波带在P0点产生光场振幅(zhènfú)的绝对值由惠更斯—菲涅耳原理P0点的光场振幅应为各波带在P0点光场振幅的叠加近似为：由惠更斯—菲涅耳原理各波带在P0点产生的振幅(zhènfú)aN主要由三个因素决定：波带的面积大小SN；波带到P0点的距离rN；波带对P0点连线的倾斜因子K()③半波(bànbō)带面积ΔSN的计算由以上(yǐshàng)各式计算得：同理(N-1)个波带所对应(duìyìng)的波面面积：④各波带到P0点的距离(jùlí)⑥合振动(zhèndòng)振幅由于(yóuyú)这种变化比较缓慢所以近似有：当N较大(jiàodà)时aN-1≈aN故有：⑦波带数N和圆孔半径(bànjìng)N之间的关系于是(yúshì)2.菲涅耳圆孔衍射(yǎnshè)(1)r0对衍射(yǎnshè)现象的影响r0继续增大P0点光强不再出现明暗交替变化逐渐进入夫朗和费衍射(yǎnshè)区。而当r0很小时N很大衍射效应不明显。当r0小到一定程度时可视光为直线传播。(2)N对衍射现象(xiànxiàng)的影响孔很大时P0点光强不再变化光直线传播的特点。光直线传播实际是透光孔径较大情况下的一种特殊情况。光波波前完全不被遮挡时的P0点光场振幅A0只是有圆孔时第一个波带在P0点产生光场振幅a1的一半。这说明当孔小到只露出一个波带时P0点的光强度由于衍射(yǎnshè)效应增为无遮挡时P0点光强度的四倍。(3)波长对衍射现象(xiànxiàng)的影响N、R、r0一定时随波长增大N减少即长波长光波的衍射效应更显著更能显示出其波动性。(4)轴外点的衍射(yǎnshè)这些波带在P点引起振动的振幅大小不仅取决于波带的数目还取决于每个波带露出局部(bùfen)的大小。当P点逐渐偏离P0点时有的地方衍射光会强些有些地方会弱些。由于整个装置是轴对称的在观察屏上离P0点距离相同的P点都应有同样的光强因此菲涅耳圆孔衍射图样是一组亮暗相间的同心圆环条纹中心可能是亮点也可能是暗点。应当指出上述的讨论仅对点光源才成立如果不是点光源将因有限大小光源中的每一个(yīɡè)点源都产生自己的一套衍射图样导致干预图形变得模糊。M分析方法与圆孔情况相同由P0对波面作波带只是在圆屏情况下开头(kāitóu)的N个波带被挡住第(N+1)个以外的波带全部通光。因此P0点的合振幅为：说明：只要屏不太大(N+1)为不大的有限值那么P0点的振幅总是(zǒnɡshì)刚露出的第一个波带在P0点所产生的光场振幅的一半即P0点永远是亮点所不同的只是光的强弱有差异而已。对于不在轴上的P点圆屏与波带不同心其合振动振幅随P点位置的不同而有起伏(qǐfú)。考虑到圆屏的对称性：圆屏衍射是以P0点为中心在其周围有一组明暗交替的衍射环。而在远离P0的点由于圆屏只挡住波带的很小一局部衍射效应可忽略与几何光学的结论一致。注意：如果把圆屏和同样大小的圆孔作为互补屏来考虑并不存在在夫朗和费衍射条件下得出的除轴上点外两个互补屏的衍射图样相同的结论。这是因为对于菲涅耳衍射无穷大的波面将在观察屏上产生一个非零的均匀振幅分布而不像夫朗和费情形除轴上点以外处处振幅为零。3.4.3菲涅耳直边衍射——振幅(zhènfú)矢量加法菲涅耳直边衍射图样(túyàng)及光强分布1.振幅矢量(shǐliàng)加法假定先将直边屏MM拿掉以SM0P0为中线将柱面波的波面分成许多(xǔduō)直条状半波带。相邻带的相应点在P0点所产生的光场相位(xiàngwèi)相反。柱面波的半波(bànbō)带振幅(zhènfú)矢量加法科纽螺线(luóxiàn)2.结果分析(fēnxī)与讨论②对于直边屏几何阴影界上方的P1点由它向光源S作的直线与波面交于C1。现由C1开始重新对波面分成许多(xǔduō)半波带与P0点情况相比较相当于M点移到了C1。M1M1在科纽