光的衍射 不錯呦

1、一 光的衍射現(xiàn)象 光繞過障礙物進(jìn)入陰影區(qū)，偏離直線傳播,并形成變化的光強分布的現(xiàn)象。11-6 光的衍射當(dāng)障礙物尺寸與波長可比較時發(fā)生明顯衍射，用無線電長波作遠(yuǎn)距離通訊就是這個道理。1在實驗室內(nèi)很容易看到衍射現(xiàn)象：S為一單色點光源，G為一遮光屏，上面開了一個直徑為十分之幾毫米的小圓孔，H為一白色觀察屏。實驗中發(fā)現(xiàn)，在觀察屏上形成的光斑比圓孔大了許多，而且明顯地由幾個明暗相間的環(huán)組成。如果將遮光屏G拿去，換上一個與圓孔大小差不多的不透明的小圓板，則在屏上可看到在圓板陰影的中心是一個亮斑，周圍也有一些圓環(huán)。如果用針或細(xì)絲替換小圓板，則在屏上可看到有明暗條紋出現(xiàn)。2如圖，遮光屏G上開了一條寬度為十分之

2、幾毫米的狹縫，并在縫的前后放了兩個透鏡，單色線光源S和觀察屏H分別放置于這兩個透鏡的焦平面上。這樣入射到狹縫的光就是平行光束，光透過它后又被透鏡匯聚到觀察屏H上。實驗中發(fā)現(xiàn)，屏H上的亮區(qū)也比狹縫寬了許多，而且是由明暗相間的許多平直條紋組成的。L3菲涅爾斑也叫泊松亮點或阿喇戈斑4 波線上每一點視為新的波源（子波源），這些子波源發(fā)出子波，子波的包絡(luò)面即為新的波前。障礙物入射波衍射波 惠更斯原理：惠更斯原理的局限性：（1）只能定性說明光的衍射現(xiàn)象（2）不能說明振幅和相位的變化（3）不能解釋衍射的光強分布（4）不能解釋波為何不向后傳播5二 惠更斯菲涅耳原理： 波面上各面元均可視為子波源，空間任一點的振

3、動為所有子波在該點相干疊加的結(jié)果。菲涅耳的補充：（1）補充描述次波的基本特征相位和振幅的定量式。（2）波場中任一點P的振動是波面上所有子波源發(fā)射子波相干疊加的結(jié)果。6(1) 為同相面,各個子波源相位相同.(2) 發(fā)出的子波在 點引起的振幅與 成正比,與 成反比.(3) 在 點引起的振幅與波陣面法線和 之間的夾角 的某個函數(shù) 成正比. 叫傾斜因子, 隨 的增加單調(diào)減小.且當(dāng) 時,rPSdSn(說明子波不會向后傳播)7rPSdSn合振動子波的相干疊加(4) p點的光矢量：衍射本質(zhì)：子波的相干疊加有限個分立相干波疊加 干涉無限多個連續(xù)分布子波源相干疊加 衍射8三 菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射夫 瑯 禾

4、費 衍 射光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)縫菲 涅 爾 衍 射縫光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)9在實驗中實現(xiàn)夫瑯禾費衍射END10在實驗中實現(xiàn)夫瑯禾費衍射END11-7 單縫衍射I屏幕菲涅爾波帶法11主焦點主光軸焦平面副焦點焦平面透鏡的性質(zhì)副光軸12屏幕正好就是焦平面13一. 單縫夫瑯和費衍射1. 裝置：縫寬b: 其上每一點均為子波源，發(fā)出衍射光衍射光線與波面法線夾角14中央明紋中心P處光強可由菲涅耳公式計算介紹確定P光強的一種簡便方法平行于主光軸的一束光積分152. 菲涅耳波帶法（半定量方法）對應(yīng)的單縫b被分為n個半波帶16對應(yīng)中央明紋中心n為偶數(shù)：兩兩相消，屏上相聚點為暗紋n為奇數(shù):剩下一個半波帶中的衍射光

5、線未被抵消對應(yīng)的屏上相聚點為明紋中心對應(yīng)非明、暗紋中心的其余位置相鄰兩個半波帶中對應(yīng)光線17Isin0*明暗紋條件：中央明紋中心各級明紋中心暗紋中心注意：一級暗紋中心一級暗紋中心一級明紋中心一級明紋中心二級暗紋中心二級暗紋中心二級明紋中心二級明紋中心18討論： 雙縫干涉中明暗單縫衍射中明暗二者明暗紋條件是否相互矛盾?19中央明紋集中大部分能量，明條紋級次越高,亮度越弱。中央明紋中心:全部光線干涉相長一級明紋中心:二級明紋中心:由菲涅爾波帶法：條紋亮度分布是否均勻，為什么？I屏幕20衍射角為0的一束光線等光程的匯聚在F點，于是在該處形成中央明紋中心；衍射角不為0的平行光線匯聚到相應(yīng)的副焦點上。并

6、且可以看出：衍射角越大，匯聚點越偏離焦點位置（越偏離中央明紋），這束光線的最大光程差也越大，分出來的半波帶也越多，每個半波帶的面積越?。íM縫面積不變），能夠傳達(dá)到P點的光線越少，P點就算是明紋中心，其亮度也遠(yuǎn)小于中央明區(qū)。21條紋位置明暗暗紋明紋 明紋 暗紋明紋角寬度、明紋線寬度221級暗紋中心1級暗紋中心中央明區(qū)1級明區(qū)2級暗紋中心23條紋的空間位置圖暗明 明 暗24 縫寬 b 變化，條紋如何變化？ 減小， 增大衍射效應(yīng)越明顯討 論25 增大， 增大衍射效應(yīng)越明顯 波長 變化，衍射效應(yīng)如何變化 ?26單縫上移，零級明紋仍在透鏡的焦點上. 根據(jù)透鏡成像原理：平行于主光軸的光全部要匯聚在焦點上.

7、 單縫上下移動，條紋是否移動？衍射圖不變 .27 例1 一單縫，寬為b=0.1mm，縫后放有一焦距為50cm的會聚透鏡，用波長=546.1nm的平行光垂直照射單縫，試求位于透鏡焦平面處的屏幕上中央明紋的寬度和中央明紋兩側(cè)任意兩相鄰暗紋中心之間的距離如將單縫位置作上下小距離移動，屏上衍射條紋有何變化？解中央明紋寬度其它明紋寬度如將單縫位置作上下小距離移動，屏上衍射條紋不變28* 例2 如圖，一雷達(dá)位于路邊 15m 處，它的射束與公路成 角. 假如發(fā)射天線的輸出口寬度 ，發(fā)射的微波波長是18mm ，則在它監(jiān)視范圍內(nèi)的公路長度大約是多少？中央明區(qū)29由暗紋條件END 解 中央明區(qū)30衍射角 (暗紋中心)(其余明紋中心) 個半波帶 個半波帶中央明紋中心小結(jié)：中央其余 暗紋 明紋31補例1 在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，波長為的單色光垂直入射在寬度為3 的單縫上，對應(yīng)于衍射角為30的方向，單縫處波陣面可分成的半波帶數(shù)目為（ ）（A）