第4章光的衍射1(惠-菲单缝多缝).pptVIP

* 第 4 章 光 的 衍 射 §1 光的衍射 §2 单缝的夫琅禾费衍射 §3 光栅衍射 §4 光学仪器的分辨本领 §5 X 射线的衍射 §1 光的衍射 一、衍射现象分类 二、惠 - 菲原理 一、衍射现象分类 衍射：光线偏离原来直线传播的方向 进入几何阴影区 光源 衍射物 观察屏 衍射花样 图1 图2 1.菲涅耳衍射 2.夫琅禾费衍射 光源 衍射物 观察屏 衍射花样 图1 几何投影区 菲涅耳衍射区 夫朗禾费衍射区 图示光通过小孔的衍射 结论:几何光学是波动光学的近似 二、惠 - 菲原理 1) 波传到的任意点都是子波的波源 2) 各子波在空间各点进行相干叠加 概括为： 波面上各点均是相干子波源 惠－菲原理提供了用干涉解释衍射的基础 菲涅耳发展了惠更斯原理 从而深入认识了衍射现象 A.J.菲涅耳 §2 单缝的夫琅禾费衍射 一、实验装置及花样 二、用旋矢法求解强度分布 三、菲涅耳半波带法 一、实验装置及花样 单缝处波面看作无穷多个相干波源 P点是 (无穷)多光束干涉的结果 中央亮纹 负一级 正一级 思考 思考：若将缝向上平移 如图 衍射花样怎么分布？ 二、用旋矢法求解强度分布 中央亮纹 主焦点处 圆心角是 边缘光线的相位差 中央亮纹 任一衍射角处的强度： 可以用中央亮纹强度来表示 暗纹 边缘光线的光程差 三、菲涅耳半波带法 1.具体作法 若 奇数 个 半波带 亮纹 ( 次极大) 偶数个半波带 2.暗纹条件 相邻半波带的相对应点 光程差均是 ?/2 §3 光栅衍射 一、光栅的夫琅禾费衍射 二、光栅衍射强度分布 三、主极大的缺级 四、其他衍射现象 一、光栅的夫琅禾费衍射 光栅常数为 1.多光束干涉 每条缝作为一个集体 提供一光线 进行多光束干涉 光栅方程 光栅方程 在分波面法的多光束干涉中 没考虑单缝的衍射影响 得到的主极大强度与衍射角无关 全与? = 0处主极大强度相等 不考虑单缝衍射影响时 多光束干涉的强度公式 2.单缝衍射对光栅多光束干涉结果的修正 --- 零级主极大的振幅 (参阅谐振动合成有关内容) 考虑单缝衍射影响后 必须对强度公式中的A(?=0) 做出修正 由于每条单缝的衍射 使得参与多光束干涉的光线 实际上已进行了一次“内部”的多光束的干涉 所以不同衍射角的各缝的振幅是单缝衍射的振幅 这样分布的振幅又进行一次多光束的干涉 从而使不同衍射角处最后的振幅为 再进行一次多光束干涉 图示光栅衍射的物理机制 考虑了单缝衍射后不同衍射角处的主极大强度不同 中央主极大最强 该级主极大强度较中央主极大弱 二、光栅衍射强度分布 1) 主极大位置 满足的光程差公式是光栅方程 2) 极小 次极大位置 满足的光程差公式是 3) 主极大的强度由单缝衍射进行了调制 三、主极大的缺级 由于单缝衍射满足极小 所以使得这一级主极大无法出现 这一现象叫主极大缺级 如果某主极大的位置 同时又是单缝衍射极小位置 则该衍射角同时满足两个光程差公式 结果: 和 *