第十八次课 光衍射基本理论 P3P4衍射现象中的有三项基本的要素 (1)由光源S发射的光波其性质可以用光波的波长组成波面形状复振幅分布等参量定量描述 (2)衍射物Σ如果它是二维屏状的其性质可以由屏的(复)振幅透射系数分布描述不妨称其为衍射屏 (3)观察屏Π上的衍射图形通常用光(电)场的复振幅分布或辐照度分布描述衍射问题 原则上是要建立这三项要素之间的定量关系使得其中任两项已知时能够求出第三
衍射的基本理论若在离很近的处观察透过的光将看到边缘比较锐利的光斑其形状大小和圆孔基本相同可看作是圆孔的投影这时光的传播大约可看作是直线进行的若距离再远些例如在K2面上观察时将看到一个边缘模糊的略大的圆光斑光斑内有一圈圈的亮暗环这时光斑已不能看作是圆孔的投影了随着观察平面距离的增大光斑范围将不断扩大但光斑中圆环数目则逐渐减少(如K3面的情况)而且环纹的中心也表现出从亮而暗又从暗而亮的变化当观察平面距
单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2夫琅禾费单缝衍射光在传播过程中遇到障碍物能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象光的衍射缝较大时光是直线传播缝变小衍射现象明显阴影屏幕屏幕一 光的衍射现象:1 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 光的衍射问题的历史由来:17世纪初格里马耳迪(意大利)发现光的衍射现象1801 年 托马斯.杨 提出了干涉
一. 单缝夫琅和费衍射 衍射条纹角宽度光栅衍射al反射光栅光栅衍射的图样d该主明纹不出现——缺级1主极大条件13主明纹角宽度4缺级光强分布单缝中央明纹区主明纹条数:多束衍射光之间的干涉多光束干涉例:紫光? 缝数N= 照像底片布 拉 格 反 射 布拉格公式
§5 光栅光谱rI6k=123小孔衍射b很大Dds决定明纹位置1主极大 衍射光栅的明纹 设第一个因子不为零考虑第二个因子 衍射光栅的暗纹缺级m值是有限的解AB波长很接近的两条谱线是否一定能在光栅光谱中分辨出来波长差为 的两条第m 级谱线的角距离33高电压B高电压b38
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惠更斯原理:内容:波前上的每一个面元都可以看作是一个次级扰动中心它们能产生球面子波并且:后一时刻的波前的位置是所有这些子波前的包络面作用:利用惠更斯原理可以说明衍射的存在存在的问题:不能确定光波通过衍射屏后沿不同方向传播的振幅因而也就无法确定衍射图样中的光强分布上式可写为与惠更斯-菲涅耳原理的表达式相同Px1Ey1x将此r表达式代入傍轴近似后的基尔霍夫公式得:菲涅耳衍射的计算公式:三夫琅和费近似:
bc(3) P 点的合振动方程7两条边缘衍射线之间的光程差1113而中央明条纹的区域为:例:单缝衍射实验?=的光垂直入射缝宽a = 透镜焦距 f=1m求:(1)中央明纹的宽度(2)明纹 中心至中央明纹中心的距离(3)相应于和明 纹单缝可分出多少个半波带每个半波带的宽度是多少和光源上移条纹整体下移3光栅常数 d = ab以双缝为例 设每个缝宽均为a只要透镜光心的相对位置不变则两套
水波声波都会发生衍射现象它们发生衍射的现象特征是什么2两侧条纹具有对称性亮纹较窄较暗. 1波长一定时单缝窄的中央条纹宽各条纹间距大. 2 孔较小时——屏上出现衍射花样
一 光的衍射现象光源屏与缝相距有限远(1)第一暗纹的衍射角例 波长为546 nm的平行光垂直照射在 a= mm的单缝上缝后有焦距为40 cm的凸透镜求透镜焦平面上出现的衍射中央明纹的宽度若两物点距离很近对应的两个爱里斑可能部分重叠而不易分辨1 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?0 等于爱里斑的半角宽度
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