光衍射习题课.ppt

2000.11.22 * 一、惠更斯—菲涅耳原理 从同一波阵面上各点发出的子波是相干波，经过传播在空间某点P相遇时的叠加是相干叠加。并且P点的光强决定于波阵面S上所有面元发出的子波各自在P点引起振动的相干叠加。 小 结 二、单缝夫琅和费衍射 A B f x C ? ? P 1. 明、暗纹条件 = 暗纹 明纹 中央明纹 2 2 l * ± k λ 2 ? λ 2 λ 2 λ 2 a sin ? 2、光强分布 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； 另外，当： (2) 线位置 几何关系 3. 条纹位置 (1) 角位置 根据明、暗纹条件 明、暗纹条件 4. 条纹宽度 (1) 角宽度 中央明纹角宽度 暗纹条件 中央明纹线宽度 (2) 线宽度 几何关系 明、暗纹条件 其它明纹线宽度 6.当单缝向上或向下平行移动时,衍射图样的 位置、形状 不变 7.单色平行光斜入射单缝 “-”入射角与衍射角在异侧 “+”入射角与衍射角在同侧 5.用白光照射 ① 中央明纹是白色 ② 其余各级是紫到红的彩色光带 ③ 会计算彩色光带的宽度 ④ 当级数高到一定程度时,有重迭现象 会计算重迭的级数 和重迭的宽度 P0 中央明纹 P 1、光栅方程 满足光栅方程的明条纹称主极大明纹 K：主极大明纹的级数 三、衍射光栅 2.光栅衍射的暗纹条件 3.光栅衍射明纹的特点 在几乎黑暗的背景上出现了一系列又亮又细且分得开的明条纹。 几何关系 光栅方程 4.光栅衍射明纹位置 5、缺级现象 a sin ? =k? k=0,±1, ±2,· · · 缺极时衍射角同时满足： dsin ? =k? k=0,±1, ±2, · · · 即： k =d/a· k k 就是所缺的级次 缺级 由于单缝衍射的影响，在应该出现亮纹的地方，不再出现亮纹 缝间光束干 涉极大条件 单缝衍射极小条件 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 8.单色平行光斜入射光栅 “-”入射角与衍射角在异侧 “+”入射角与衍射角在同侧 ② 其余各级是紫到红的彩色光带 ④ 当级数高到一定程度时,有重迭现象 会计算重迭的级数和重迭的宽度。 ① 中央明纹是白色 ③ 会计算彩色光带的宽度 7.用白光照射 6.最多能看到几级条纹的求解方法 同时还要考虑缺级: 1、在单缝夫琅和费衍射的实验中，波长为λ的单色光垂直入射 到宽度为 a = 4λ 的单缝上，对于衍射角为 30 o 的方向，单 缝处波阵面可分成半波带的数目为： (A)2个 (B) 4个 (C) 6个 (D) 8个 A B C B 解： 第十三章选择题 2、一束波长为λ 的单色平行光垂直入射到一单缝 AB上，在屏 上形成衍射图样，如果 P 是中央亮条纹一侧第一暗纹所在的 位置，则 BC 的长度为： A A B C 解： 惠更斯—菲涅耳原理 D 4、根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻波阵面为 S ， 则 S 的前方某点 P 的光强决定于波阵面 S 上所有面元发 出的子波各自传到P 的： (A) 振动振幅之和 (B) 光强之和 (C) 振动振幅之和的平方 (D) 振动的相干叠加 解： 3、在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹 (A) 间距变大． (B) 间距变小． (C) 不发生变化． (D) 间距不变，但明暗条纹的位置交替变化． 解： 条纹分布只与透镜位置有关 C 中央明纹位置： 明纹条件： 暗纹条件： B 6 、在单缝夫琅和费衍射的实验中，对于给定的单色光，当缝宽 变小时，除中央亮条纹的中心位置不变外，各级衍射条纹： (A) 对应的衍射角变小 (B) 对应的衍射角变大 (C) 对应的衍射角不变 (D) 光强不变 解： 5、波长为λ的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为 =± / 6，则缝宽的大小为 (A) / 2． (B) ． (C) 2 ． (D) 3 ． 解： C 8、一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0 mm的单缝上，在缝后放一焦距为2.0 m的会聚透镜．已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条