[理学]第二章 光的衍射.ppt

　 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　光　　学 第二章 光的衍射 2.1 光的衍射现象 2.2 惠更斯－菲涅耳原理 2.3 菲涅耳半波带 2.4 菲涅耳衍射(圆孔和圆屏) 2.5 菲涅耳直边衍射 2.6 夫琅禾费单缝衍射 2.7 夫琅禾费圆孔衍射 2.8 平面衍射光栅 2.9 晶体对X射线的衍射 定义： 光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。 条件： 障碍物的线度和光的波长可以比拟。 2.2 惠更斯－菲涅耳原理 一、惠更斯原理 1.波面：波射线 ?2.惠更斯原理： 任何时刻波面 上的每一点都可作 为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面——“次波”假设。 能解释：直线传播、反射 、折射、晶体的双折射等； 不能解释：波的干涉和衍射现象（未涉及波长等）； 而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上倒退波是不存在的。 二、菲涅耳对惠更斯原理的改进 1. 改进：根据“次波”假设 ，补充了振幅相位的定量表示式，增加了“次波相干叠加”。 2. 惠更斯－菲涅耳原理 波面 S 上每个面积元 dS 都可以看成新的波源，它们均发出次波。波面前方空间某一点 P 的振动可以由 S 面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。 3. 四个假设 ① 所有次波都有相同的初相位（令?0 = 0) ② 次波是球面波 4. 积分公式： ——菲涅耳衍射积分 三、衍射的分类 1. 菲涅耳衍射－近场衍射： 都有限或其中之一有限 2. 夫琅禾费衍射－远场衍射： 都无限（实际：平行光束） 2.3 菲涅耳半波带 一、菲涅耳半波带 任何相邻两带 的对应部分所发出 的次波到达P点时 的光程差都为 ， 即相位相反。 二、合振幅的计算： 2.4 菲涅耳衍射(圆孔和圆屏) 二、圆屏衍射 三、菲涅耳波带片 1.波带片： 合振幅： 　　　奇数 ????????????? 　　偶数 只让奇数或偶数半波带透光的屏（光学元件） 2.制作： ①照相 ②摄取牛顿环 ③镀膜光刻 3.形状：①同心环带 ②长条形 ③方形 4.焦距： ∵ 波带片与薄透镜相似，但有许多虚焦点， 分别在±?ˊ∕3， ±?ˊ∕ 5，±?ˊ∕7，﹍ ﹍ （见参考文献 1. P206；13. P246-248；15. P183 ） 5.优点： ① 冷加工省事 ② “.”? “+” ③ 面积大、轻便、可折叠 ? ④ 消色差 2.5 菲涅耳直边衍射 一、半平面障碍物 二、直线传播与衍射现象的关系 2.6 夫琅禾费单缝衍射 一、试验装置与衍射图样的特征 1.实验装置 2.衍射图样： ①单色： a.中央特亮，两侧亮暗交替分布。 b.两侧亮条纹等宽，中央亮条纹宽度为其它亮条纹的 2 倍。 ②白色：中央特亮，其余呈彩色分布。 链接 二、衍射强度的计算 设： 三、衍射图样的光强分布 由 （1）单缝衍射中央最大值的位置： (2) 单缝衍射最小值的位置： （3）单缝衍射次最大值的位置： 令：Ｉ０＝A０２＝1 则可由 Ｉp＝Ap2＝A0 2 得： A12＝0.0451 A22＝0.0162