11-4光的衍射_Fraunhofer解说.ppt

小结 练习36 * 第四节 光的衍射/夫琅禾费单缝衍射 一、光的衍射现象 光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播。 如果波长与障碍物相当，衍射现象最明显。 §4.光的衍射 / 三、光的衍射现象 1、惠更斯--菲涅耳原理 惠更斯原理----波在媒质中传播到的各点，都可看成新的子波源。 惠更斯原理只能解释波的衍射，不能给出波的强度。 菲涅耳原理----波传播到某三点的光强为各个子波在观察点的干涉叠加。 菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充，提出子波相干叠加的概念。 §4.光的衍射 / 1、惠更斯--菲涅耳原理 波在前进过程中引起前方某点的总振动，为面 S 上各面元 dS 所产生子波在 P 点引起分振动的总和。 振幅 与? 有关。 §4.光的衍射 / 1、惠更斯--菲涅耳原理 2、菲涅耳与夫琅禾费衍射 1）.菲涅耳衍射----发散光的衍射 观察比较方便，但定量计算却很复杂。 §4.光的衍射 / 2、菲涅耳与夫琅禾费衍射 2）.夫琅禾费单缝衍射----平行光的衍射 计算比较简单。 §4.光的衍射 / 2、菲涅耳与夫琅禾费衍射 夫琅禾费 (Joseph von Fraunhofer 1787—1826) 夫琅禾费是德国物理学家。1787年3月6日生于斯特劳宾，父亲是玻璃工匠，夫琅禾费幼年当学徒，后来自学了数学和光学。1806年开始在光学作坊当光学机工，1818年任经理，1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授，慕尼黑科学院院士。夫琅禾费自学成才，三生勤奋刻苦，终身未婚，1826年6月7日因肺结核在慕尼黑逝世。 夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身，把理论与丰富的实践经验结合起来，对光学和光谱学作出了重要贡献。1814年他用自己改进的分光系统，发现并研究了太阳光谱中的暗线（现称为夫琅禾费谱线）， §4.夫琅禾费单缝衍射 利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制造了消色差透镜，首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状，对应用光学的发展起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜等光学仪器负有盛名。他发表了平行光单缝及多缝衍射的研究成果（后人称之为夫琅禾费衍射），做了光谱分辨率的实验，第一个定量地研究了衍射光栅，用其测量了光的波长，以后又给出了光栅方程。 §4.夫琅禾费单缝衍射 光的衍射/夫琅禾费单缝衍射的分析 用 ? / 2 分割 ?，过等分点作 BC 的 平行线，等分点将 AB 等分----将单缝分割成数个半波带。 二、半波带法 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 二、半波带法 分割成偶数个半波带， 分割成奇数个半波带， P 点为暗纹。 P 点为明纹。 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 二、半波带法 减弱 加强 1、加强减弱条件 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 1、加强减弱条件 重点 2、明纹暗纹位置 暗纹 明纹 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 2、明纹暗纹位置 1. 暗纹位置 两条，对称分布屏幕中央两侧。 其它各级暗纹也两条，对称分布。 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 2、明纹暗纹位置 2. 明纹位置 两条，对称分布屏幕中央两侧。 其它各级明纹也两条，对称分布。 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 2、明纹暗纹位置 3.中央明纹宽度 是两个一级暗纹间距 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 3、明纹暗纹位置 4.相邻条纹间距 相邻暗纹间距 相邻明纹间距 除中央明纹以外，衍射条纹平行等距。 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 三、明纹暗纹位置 条纹间距 1） 衍射现象明显。 衍射现象不明显。 2） 4、讨论 §4.光的衍射 /夫琅禾费单缝衍射 四、讨论 暗纹 明纹 三、夫琅禾费圆孔衍射 平行光经过圆孔，照射在屏幕上形成圆孔衍射。 1.爱里斑 第一级暗环直径 d 为爱里斑直径。 镜头直径 D 。 §4.圆孔衍射 / 三、夫琅禾费圆孔衍射 爱里斑对透镜中心张角由理论推导可知: D 越大 ? 越小，衍射现象越不显著。 §4.圆孔衍射 / 三、夫琅禾费圆孔衍射 2、光学仪器分辨率 一般光学仪器成像，可以看成圆孔衍射。由于衍射现象，会使图像边缘变得模糊不清，使图像分辨率下降。 两个点光源相距较远，能分辨。 1.瑞利判据 §4.圆孔衍射 / 2、光学仪器分辨率 两爱里斑中心距离为爱里斑的半径时，恰能分辨----瑞利判据。 两点光源靠近 此时两爱里斑重叠部分的光强为单个光斑中心最大值的 80％。 恰能分辨 §4.圆孔衍射 / 2、光学仪器分辨率 * * *