光的衍射L.pptVIP

k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 缺 级 k=-6 缺级： k = 3,6,9,... 缺级 光栅衍射 第三级极 大值位置 单缝衍射 第一级极 小值位置 白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列的彩色光带，即光栅光谱。 三、光栅光谱 * * 刀片边缘的衍射 圆屏衍射 （泊松点） 2.衍射现象： 波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衍射现象。 1.实验现象： 光源 宽缝K a b S (a) 屏幕E 光源 屏幕E? 窄缝K a? S (b) b? 13-1 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 一、光的衍射现象 从同一波阵面上各点所发出的子波，在传播过程中相遇时，也可相互叠加产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。 二、惠更斯-费涅耳原理 ? · p r dS S(波前) n · 惠更斯-菲涅耳原理解释了波的衍射强度和波为什么不向后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。 光源 障碍物 接收屏 光源 障碍物 接收屏 衍射的分类 菲涅耳衍射 夫琅禾费衍射 光源—障碍物—接收屏 距离为有限远。 光源—障碍物 —接收屏 距离为无限远。 衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。 用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象 S * 单缝衍射实验装置 屏幕 13-2 单缝夫琅禾费衍射 A B f x C ? ? 将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的衍射角φ（与原入射方向的夹角）相同 P 衍射角不同， P点位置不同,最大光程差也不同. 光的强度分布取决于最大光程差 问题? 试想当asinφ=λ时,P 处是亮条纹还是暗条纹? O O 菲涅耳半波带法 λ 2 ? λ 2 λ 2 λ 2 a sin ? 相邻平面间到屏幕的距离是入射单色光的半波长 任何两个相邻波带上对应点所发出的光线到达BC平面的光程差均为半波长（即位相差为?） ，在P点会聚时将一一抵消。 时 当 AB 面分成偶数个半波带，出现暗纹 φ A A A B C a x f φ 1 2 λ 2 A 3 P . . . . . . . . . 推论：AB面分成奇数个半波带，出现亮纹 A A A B C a x f φ 1 2 φ λ 2 λ 2 λ 2 . . . . . P . . 结论：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。 正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧 对于任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带，在屏幕上光强介于最明与最暗之间。 2k为半波带数 (2k+1)为半波带数 或: 讨论 1. 光强分布 分析: 当? 角增加时，半波带数增加，未被抵消的半波带面积减少，所以光强变小； 当 ? 增加时,为什么光强的极大值迅速衰减？ 中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零级（或中央）明条纹，它满足条件： 2. 中央亮纹宽度 暗纹条件: a x f φ0 φ0 3. 相邻两衍射条纹间距： 暗纹中心 即其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半, 与衍射级数无关. 由 条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。 当 a与?相当时时会出现明显的衍射现象。 由式 看出, 缝越窄，衍射现象越明显. 当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹，这就是 透镜所形成线光源的象。显示了光的直线传播的性质。 明纹中心 解: 中央明纹宽度为: 11.在如图所示的单缝的夫琅和费衍射实验中，将单缝K沿垂直于光的入射方向(图中的x方向)稍微平移，则: (A)衍射条纹移动，条纹宽度不变； (B)衍射条纹移动，条纹宽度变动； (C)衍射条纹中心不动，条纹变宽； (D)衍射条纹不动，条纹宽度不变； (E)衍射条纹中心不动，条纹变窄。 9.波长为600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=0.60mm的单缝上，缝后有一焦距f=60cm的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样。则：中央明纹的宽度为 ，两个第三级暗纹之间的距离为 。 两个第三级暗纹之间的距离为： 解: 中央明纹宽度为: 解: 单缝衍射暗纹条件为: 解: 单缝衍射暗纹条件为: 例、一束波长为? =5000?的平行光垂直照射在一个单缝上。已知单缝衍射的第一暗纹的衍射角?1=300，求该单缝的宽度a . 解： 第一级暗纹 k=1,?1=300 例、一束波长为? =5000?的平行光垂直照射在一个单缝上。如果所用的单缝的宽度a=0.5mm，缝后紧挨着的薄透镜焦距f=1m，求：(a)中