3-1光衍射.pptVIP

第三章 光的衍射 （ Diffraction of Light）;1.了解光的衍射现象，并注意区分菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射; 2.理解衍射现象的理论基础——惠更斯----菲涅耳原理 3.理解菲涅耳半波带法，了解波带片的原理和应用; 4. 掌握夫琅禾费单缝衍射的光强分布规律,明确 bsinq＝k l 的物理意义;;5. 掌握夫琅禾费圆孔衍射的光强分布规律．明确 Dsinq=1.22l 公式的物理意义和爱里斑的半角宽度计算; 6. 熟练掌握平面衍射光栅的基本原理和应用，理解光栅的分光 原理, 掌握光栅方程、缺级和谱线半角宽度的概念和计算; 7.了解晶体的x射线衍射布喇格方程2dsina = jl 的意义；.;光的干涉：是研究两列或两列以上光波的相互叠加 问题。 光的衍射: 是研究光波本身传播行为，它进一步 揭示了光的波动性的本质。 ;§3.1 光的衍射现象（了解） ;水波的单缝衍射照片;一、 光的衍射现象;‘光线’拐弯了！ ;二、产生条件： 障碍物的线度和光的波长可以比拟的时候 三、衍射规律： 1. 光在均匀的自由空间传播时，因光波波面未受到限制，则光沿直线传播。当遇到障碍物时，光波面受限，造成光强扩展，弥漫，分布不均匀，并偏离直线传播而出现衍射现象。 2.光波面受限越厉害，衍射图样扩展越显著。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。;为什么会发生光的衍射？光的衍射有哪些规律？;惠更斯：(1)?波面上的每一点都可看作是一个新的子波源；? (2)?下一时刻，这些子波的包迹构成新的波面。? ——1690年;二、菲涅耳对惠更斯原理的改进;3.四个假设;③;若：波面上各点的振幅有一定分布，分布函数为;三、衍射的分类、处理方法;光源 ;§3.3 菲涅耳半波带（理解） （Fresnel Half-wave Zone）;一、菲涅耳半波带 ;这样分成的环形带叫做菲涅耳半波带，简称半波带。 ;根据惠更斯-菲涅耳原理，第k个半波带所发次波到达P点的振幅为： ;由图可得（余弦定理）在三角形OBkP中;因为rk?，故可将drk看着相邻半波带间r的差值?/2，ds看作半波带的面积，于是有;a1 a2 … ak ，但是各振幅相差很小。;奇正???负 ;奇正偶负 ;对自由空间传播的球面波，波面为无限大，k??，ak ?0， 则对于给定轴线上的一点P的振幅为： ;原则：各矢量的起点都与前一个矢量的终点等高。 从基线指向最末一矢量ak终点，即为合振动Ak的振动矢量。;§3.4 菲涅耳衍射（圆孔和圆盘） （Fresnel Diffraction）;圆孔半径为Rh 设通过圆孔的波面恰包含完整菲涅耳半波带 的数目为k;（1）平行光照射： 当入射光波长一定，圆孔的位置大小一定，k取决与P点的位置。 （2）圆孔足够大（不用光阑） （3）圆孔大小一定，观察点P的位置仅使波面上露出第一个半波带 （4）P点变化（即r0变化）;通常情况下，为什么不容易观察到衍射图样？; 例1：波长为λ0=576nm的单色光，从远处光源发出，穿过一直径为 D=2.4mm的小圆孔，与孔相距 r0=1m处放一屏幕，求：;(2) 要P0 点为暗处,令 k =2,则;二. 圆屏衍射 ;当托马斯·杨通过双缝实验成功观察到光的干涉现象的时候， 人们意识到，在这个实验中，光是一种波。于是，光的波动说 又一次取得了领先地位。 然而，保守的“微粒说”学者，牛顿大师的跟随者们不会甘心失败。 于是，法国科学院悬赏征集光的衍射的微粒说理论支持。 ?????? 菲涅耳有幸一举成名。他潜心研究了圆孔衍射，做出了实验， 并用经典波动理论成功地解释了这一现象，在他的论文中还提出了 衍射的波动公式。当他将论文寄给法国科学院时， 作为论文评审之一的泊松教授，也是一位微粒说的坚实拥护者。 教授用他非凡的数学能力，根据菲涅耳提出的公式， 推导出一个可笑的结论：当光经过一个圆盘发生衍射时， 在圆盘的后方正中心，将出现一个亮斑！ ?????? 所有人都知道，光照射到一个障碍物，将在障碍物的后面 形成一块阴影，那么，这个亮斑显然是个荒谬的结论。 于是，大家都等着看这场好戏如何收尾。 菲涅耳本人由此产生了对自己理论的怀疑。 当阿喇果成功地观察到这块亮斑时，一切问题迎难而解， 是的，有亮斑！这一事实给光微粒说一沉重的打击！;也就是说，波动理论、波动公式取得了胜利。 可怜的教授，他运用自己的数学才能推翻了自己的偶像。 于是，这个亮斑被人们戏剧性的命名为泊松亮斑。;历史回顾 ;泊松(37岁);第9次课结束;因m??，所以 am ?0，所以，;三