9光衍射--黄.docVIP

§17－6 光的衍射 p.87----课外： 2、4~7、9、10 课堂： 12～15、18、22、24、25 一.光的衍射 1.现象 衍射屏观察屏 衍射屏 观察屏 ? * S L? L a 衍射 条纹 2.定义：光绕过障碍物（偏离原直线传播方向）而传播的现象叫光的衍射。观察屏上明暗相间的条纹称为衍射条纹，但光强不等 产生条件：缝（或障碍物）尺寸～光的波长 3.分类： (1)菲涅耳衍射──光源或观察屏（衍射图样）离衍射屏的距离有限时的衍射。它也称近场衍射，其衍射图形会随观察屏到衍射屏的距离而变，情况较复杂。 (2)夫琅禾费衍射──光源和观察屏都距衍射屏为无限远时的衍射。它也称平行光衍射，必需用透镜。这种衍射实际上是菲涅耳衍射的极限情形。 二.惠更斯─菲涅耳原理 惠更斯─菲涅耳原理：波传到的任何一点都是子波的波源，从同一波阵面上各点所发出的子波，经传播在空间某点相遇时，也可相互叠加而产生干涉现象。 §17－7 单缝的夫琅禾费衍射 一.装置 ?* ? * S f f ? a ? 透镜L? 透镜L · p B A 缝平面 观察屏 0 δ sθ s θ P0 λ/2 λ/2 θ C B A 二.半波带法 A→P和B→P 的光程差：（见右图） ▲ ─中央明纹(中心) ； 当时， 可将缝分为两个“半波带”： 光线1与1＇在P点的光程差为， 光线2与2＇在P点的光程差亦为, ……… 两个“半波带”上所有相应的两条光线全部抵消。 所以光在P处干涉相消形成暗纹； aθ a θ 1′ 2 A B 半波带 半波带 1 2′ 半波带 半波带 1 2 1′ 2′ λ ▲当时，可将缝分成三个“半波带”，其中两个相邻的半波带发的光在P处干涉相消，剩一个“半波带”发的光在P处不被抵消，P处基本上是明纹中心； λλ λ λ a θ A B a A B θ C C 当 时，可 将 缝 分 成 四 个“半 波 带”，它们 发出的 光在 P处 两 两 相 消，形 成 暗 纹。 …… 一般情况： ─暗纹中心 ─衍射明纹(中心) 此式是对称式，k=0意味着中央明纹。实际中央明区是θ角为零。 （光线直射结果）─中央明区（中心） ?条纹位置： 位置：暗纹中心 明纹中心 、 ?一般明纹宽度……相邻两暗纹中心间的距离（注意：暗纹宽度取为零） 中央明纹（区）宽度 可见中央明纹线宽度是其它明纹的两倍。 14周一：交通10！！！ ?角宽度:一个完整条纹两侧对透镜光心的张角。 P0I P0 I s θ0 当 时，出现第一级暗纹，相应的，当 时为中央明区，也称为零级明条纹。 时，， 中央明纹角宽度： 其余明纹角宽度： 若衍射装置放入媒质中（折射率为n），则上面公式不变，但：x, λ……等均是媒质中的物理量，注意用公式： 2、波长对条纹宽度的影响 由于中央明纹半角宽度，所以波长越长，条纹宽度越宽。当白光入射时，除中央明纹中心外，其余各级明纹将形成彩带，且不同级亮纹间有重叠。 3、缝宽变化对条纹的影响 同理可知：缝宽越小，条纹宽度越宽。 当 时，各级明纹向中央靠拢，密集得无法分辨，只显出单一的明条纹，这就是单缝的几何光学像。此时光线遵从直线传播规律。所以几何光学就是波动光学在? /a ?0时的极限情形。 4、光强曲线 ?/a-(?/ ?/a -(?/a) 2(?/a) -2(?/a) sin? 0.047 0.017 1 I/ I0 0 相对光 强曲线 0.047 0.017 幕上的点，将介于最明与最暗之间。 各明条纹级次越高，亮度越小。 这是因为越大，缝被分的半波带 数越多，半波带面积越小，明纹的 光强也越小。 相对光强曲线如图。 由图可见，中央明区最亮最宽， 其它明纹的宽度是中央明纹宽 度的一半，这是单缝衍射明纹 宽度的特征。 13周3：给排水10！！ §3 光栅衍射 一.光栅 1.光栅—大量等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件。 2.种类：可分为透射、反射两大类 反射光栅d 反射光栅 d d 透射光栅 我们只讨论透射光栅。 3.光栅常数 透光部分的宽度用表示，不透光（或不反光）部分的宽度用b表示，则 光栅常数: ， 1/d=单位宽度刻线数（缝数） 普通光栅:每mm中刻线约为数拾条～ 数千条，　　 用电子束刻制可达数万条/