Ch22光的衍射 - 五邑大学精品课程申报.doc

Chapter XXII： 光的衍射 (Diffraction of Light) §1 衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理 一、光的衍射 透过手指缝看灯，也能看到衍射条纹。 1.光的衍射：光在传播过程中，能绕过障 碍物的边缘而偏离直线传播，在光场中 形成一定的光强分布的现象。 2.分类 (1)菲涅耳衍射(Fresnel diffraction) 光源和观察屏(或二者之一) 离衍射屏的距离有限远。 (也称近场衍射) ·衍射图形随屏到孔(缝)的距离而变， 较复杂。 夫琅禾费衍射(Fraunhofer diffraction) 光源和观察屏都离衍射屏无限远。 (也称远场衍射) ·夫琅禾费衍射是菲涅耳衍射的极限情形。 以下仅讨论夫琅禾费衍射。 二、惠更斯—菲涅耳原理(Huygens—Fresnel principle)： ·波传到的任何一点都是子波的波源； 各子波在空间某点的相干叠加，就决定 了该点波的强度。 §2 单缝的夫琅禾费衍射 一、装置 单缝(single-slit) 衍射装置： (：衍射角 AB = a (缝宽) S：单色光源 光线正入射 二、半波带法 (自学) 1.何为“半波带”(half wave zone)？ 2.怎样画出“半波带”？ 3.怎样由“半波带”法得出暗纹的位置和 次极大的位置？ ★半波带法只能得出暗纹条件(严格)和次极 大位置(近似)，无法得出光强公式。 (((((((((((((((((((((((( 半波带法 (((((((((((((((((((((((( 三、光强公式(用振幅矢量法作) 1.定性分析 ·将缝AB的面积S等分成N(很大)个等 宽的窄带， 每个窄带宽度 (x = a/N， 面积 (S 每个窄带发的子波在P点振幅近似相等，设为 (A， ·相邻窄带所发子波在P点引起的振动的 光程差： (L=(x sin( = (a/N)sin( 相位差： (( ( 很小 (∵N很大) P点的合振幅AP就是各子波的振幅矢量和的模，这是多个同方向、同频率，同振幅、初相依次差一个恒量的简谐振动的合成。 ·对于o点： ( = 0， ((( = 0 A0 = N (A ·对于其它点P (1) AP A0 (2)当N ( (时， 矢量图将变 为一圆弧。 (3)屏上不同的P点，其对应的(不同， (( (就不同，圆弧的卷曲情况不同。 (4)圆弧的长度均为A0 思考：如P点恰为暗条纹，圆弧卷曲情况 如何？ 2.定量分析 由图 A0 = R(( 令 有 单缝衍射光强公式 其中 因 是缝两边缘点所发的两光线在P 点产 生的相位差。 是缝中点和一边缘点所发的两光线在P点 产生的相位差。 四、衍射条纹的特点 1.主极大(中央明纹) ·位置：在( = 0，即( = 0处 ·光强： 主极大最大光强(中央明纹中心的光强) I = I0 2.极小(暗纹) 暗纹 I=0 ，出现在( (0，而 sin( = 0 的地方，即 ·单缝衍射的暗纹条件 ·暗纹位置 sin( ( ( ((/a)， (2((/a)， (3((/a)，… 暗纹是等间距的 (sin(坐标上)。 思考：d si