第二十章干涉衍射.pptxVIP

§20.4 夫琅禾费衍射;1.声波;;;;4、从单缝到圆孔的衍射现象（以点光源的光入射）;(1) 菲涅耳（Fresnel）衍射 ;;大数学家泊松别出心裁，将小孔换成小圆盘，重复数学推导，得到一个令人惊奇的结果： 在圆盘后方的屏幕上，圆盘影子的中心将出现亮点。 泊松认为这是不可想象的、荒谬的结论。 ;(2) 夫琅禾费（Fraunhofer）衍射;§20.4 .2、惠更斯—菲涅耳原理;1690年惠更斯提出惠更斯原理，认为波前上的每一点都可以看作是发出球面子波的新的波源，这些子波的包络面就是下一时刻的波前。;在任一时刻的波阵面上各点均为次级球面子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波源发出的球面子波在相遇处将相干叠加。;光的干涉与衍射一样，本质上都是光波相干叠加的结果。一般来说，干涉是指有限个分立的光束的相干叠加，衍射则是连续的无限个子波的相干叠加。干涉强调的是不同光束相互影响而形成相长或相消的现象；衍射强调的是光线偏离直线而进入阴影区域。;把连续分布的相干光源光波的叠加称为衍射。叠加后发生能量在空间的重新分布，此时的能量（强度）分布图样叫做衍射图样。即把从同一个狭缝射出的相干波的叠加，称为衍射。;二、惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式;;2、惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式;每一面元都是子波源;;;一、衍射装置及其光线;二、计算衍射光强;透镜;;;;三、衍射光强分布及条纹分析;(1);;暗纹位置;2、衍射条纹宽度;注：;3、白光衍射;平行光垂直入射单缝;;暗纹坐标;;(1) 暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似;单缝衍射条纹特征; 【补充例 】 用波长为 的单色平行光垂直入射于宽度为 的单缝上，透镜焦距为 ，求第三级暗纹在屏幕上的位置。;【补充例】 一单色平行光垂直照射于一单缝，若其第三条明纹位置正好和波长为600 nm的单色光垂直入射时的第二级明纹的位置一样，求前一种单色光的波长。 ;【补充例】用波长?1=400nm和?2=700nm的混合光垂直照射单缝，在衍射图样中，?1的第k1级明纹中心位置恰与?2的第k2级暗纹中心位置重合，求k1和k2。试问?1的暗纹中心位置能否与?2的暗纹中心位置重合？;即k1=3， k2=2；k1=10， k2=6；……。显然，由于k增大时明纹的亮度极弱，因而只有第一组解有意义。;§20.4.4 圆孔衍射与光学仪器的分辨本领;;84%;二、光学仪器（透镜）的分辨本领;光学仪器的分辨本领;波动光学的观点;;瑞利判据:对于两个物点,如果其一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘(第一暗纹处),则此两物点被认为是刚刚可以分辨。;;;;;;光学仪器的分辩本领;定义分辨本领;;【补充例】假设汽车两盏灯相距r =1.5m，人的眼睛瞳孔直径D=4mm，问最远在多少米的地方，人眼恰好能分辨出这两盏灯?;【补充例】在通常的亮度下,人眼瞳孔的直径约为3mm。问人眼的最小分辨角为多大?如果黑板上有两根平行直线,相距1cm,问离黑板多远恰能分辨?;【补充例】 在通常情况下，人眼瞳孔的直径约为3.0mm，问人眼的最小分辨角多大？如果纱窗上相邻两根细丝之间的距离为2.0mm，问人离开纱窗多远处恰能分辨清楚？;眼睛的最小分辨角为; 【补充例】老鹰眼睛的瞳孔直径约为6 mm，问其最多飞翔多高时可看清地面上身长为5 cm的小鼠？设光在空气中的波长为600 nm。;【补充例】毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄,这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击。 (1)有一毫米波雷达,其圆形天线直径为55cm,发射频率为220GHz的毫米波,试计算其波束的角宽度。 (2)将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较,设船用雷达波长为1.57cm,圆形天线直径为2.33m。 ;(2)船用雷达波束的角宽度为;求;一. 光栅;二. 光栅衍射;单缝结果;单缝结果;;;; 在光栅中，每一缝处为一波阵面，存在许多子波源，因而有单缝衍射的物理过程；同时，有缝间的干涉过程。确切的说，即在幕上的一点处，有由缝处自身的许多子波引起的光矢量的叠加，来自同一个缝的各子波光波在幕上一点形成一个合光振动，其振幅与衍射角有关。同时，各缝的合光矢量再叠加，即为光的干涉，故光栅的图样是缝自身的衍射与缝间的干涉总效果。为简化问题起见，把缝处的各子波源视为了一个理想的波源，向场区内的各个方向辐射振幅（光强）相同的平面波。;衍射光强;N=4时，相邻主极大间有三个极小;——光栅方程;光栅方程的物理意义;光栅方程的物理意义;光强约为主极大的4%;;衍射光强; 单缝衍射效应;;;;;;透镜离狭缝距离很近：;（3）