惠更斯-菲涅耳原理课件.pptVIP

* * 同学们好！ 波的叠加原理 干涉现象 惠更斯-菲涅耳原理 衍射现象 二者关系？ 一. 衍射现象 光偏离直线传播路径进入几何阴影区，并形成光强非均匀稳定分布。 波遇到障碍物时，绕过障碍物进入几何阴影区。 §14.3 惠更斯-菲涅耳原理 二.惠更斯-菲涅耳原理 成功：可解释衍射成因，用几何法作出新的波面，推导反射、折射定律 不足：不能定量说明衍射波的强度分布 1、惠更斯原理 波面上的每一点均为发射子波的波源，这些子波的包络面即新的波阵面 障碍物 入射波 衍射波 球 面 波 平 面 波 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 惠更斯原理 O 2、菲涅耳原理 ? 对子波的振幅和相位作了定量描述 波面上各面元——子波源 r P S ? dS n ? 空间任一点振动为所有子波在该点相干叠加的结果 合振动： 衍射本质： 子波的相干叠加 有限个分立相干波叠加 —— 干涉 无限多个连续分布子波源相干叠加 —— 衍射 倾斜因子： 子波： 三. 衍射分类 菲涅耳衍射（近场衍射）： 夫琅和费衍射（远场衍射）: 波源 ———— 障碍物 ———— 屏 无限远 无限远 即平行光衍射 信息光学（现代光学分支） （或二者之一有限远） 波源 ———— 障碍物 ———— 屏 距离 有限 距离 有限 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 夫 琅 禾 费 衍 射 光源、屏与缝相距无限远 缝 在实验中实现 夫琅禾费衍射 菲 涅 尔 衍 射 缝 光源、屏与缝相距有限远 光的夫琅和费衍射 一. 单缝夫琅和费衍射 1. 装置： 缝宽a: 其上每一点均为子波源，发出衍射光 衍射光线与波面法线夹角 小录象 中央明纹中心 P处光强可由菲涅耳公式计算 介绍确定P光强的两种简便方法 2. 菲涅耳波带法（半定量方法） 对应的单缝a被分为 n个半波带 ? . A2 A1 λ 2 . . . A3 . . C A B a x f P A4 对应中央明纹中心 n为偶数： 两两相消，屏上相聚点为暗纹 n为奇数: 剩下一个半波带中的衍射光线未被抵消 对应的屏上相聚点为明纹中心 对应非明、暗纹中心的其余位置 ? . A2 A1 λ 2 . . . A3 . . C A B a x f P A4 I sin? 0 *明暗纹条件： 中央明纹中心 各级明纹中心 暗纹 注意： 二者明暗纹条件是否相互矛盾? max a ? 讨论： ? 双缝干涉中 明 暗 单缝衍射中 明 暗 中央明纹 一级明纹 二级明纹 一级暗纹 二级暗纹 三级暗纹 ? 单缝衍射明暗纹条件中k值为什么不能取零？ 暗纹公式中 为中央明纹中心，不是暗纹 明纹公式中 仍在中央明纹区内 不是明纹中心 ? 计算衍射条纹角宽度 中央明纹中心 暗纹 明纹 中央明纹 其余明纹 ? 计算衍射条纹线宽度 中央明纹 其余明纹 ? 条纹亮度分布是否均匀，为什么？ 中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱。 I 屏幕 中央明纹中心: 全部光线干涉相长 一级明纹中心: 二级明纹中心: 由菲涅尔波带法： 衍射显著 光强太弱 衍射不明显 直线传播 白光照射，中央白色，其余明纹形成内紫外红光谱，高级次重叠 浸入液体中、条纹变密 ? 单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？ 越大， 越大，衍射效应越明显. 入射波长变化，衍射效应如何变化 ? ⑦单缝衍射的动态变化 单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变 . 单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上. 若是平行光非垂直入射，得出光程差公式和明暗纹条件 a ? ? a ? ? 中央明纹中心 暗 明