第五章第二节光的衍射.pptVIP

光的衍射现象 当光遇到小的障碍物（小孔、金属细线） 时，出现偏离直线传播而进入几何阴影区，并 在屏幕上出现光强不均匀分布的现象。 —— 说明光是波 §5.2 光的衍射 * S 衍射屏 观察屏 a ? a 103 ? ? * S 衍射屏 观察屏 L? L 远场衍射 近场衍射 (2) 夫琅禾费衍射 (1) 菲涅耳衍射 衍射的分类: §5.2.2 夫琅禾费单缝衍射、半波带法 一.装置 * S f f ? a ? 透镜L? 透镜L A B 缝平面 · p 观察屏 0 δ 二.半波带法 —— 中央明纹(中心) 当 时，可将狭缝分为两个“半波带” A→P 和B→P 的光程差 (缝宽) S: 单色光源 ? : 衍射角 θ 1′ 2 a B A 半波带 半波带 1 2′ 两个“半波带”上发的光在P处干涉相消形成暗纹。 当 时，可将缝分成三个“半波带 P 处为明纹中心 a λ/2 θ B A λ/2 a λ/2 B A θ 形成暗纹。 当 时,可将缝分成四个“半波带” ——暗纹(中心) ——明纹(中心) ——中央明纹(中心) 一般情况 三. 衍射条纹宽度 1.中央明纹: 角宽度 线宽度 0 x1 x2 ?1 λ 衍射屏 透镜 f 观测屏 线宽度 角宽度 ? /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 四. 衍射对双缝干涉的影响 设双缝的每个缝宽均为 a，在夫琅禾费衍射下，每个缝的衍射图样位置是相重叠的。 不考虑衍射时, 双缝干涉的光强分布图： I0 0 I λ θ a d f 透镜 I θ θ 衍射的影响： 双缝干涉条纹各级主极大的强度不再相等，而 是受到了衍射的调制。主极大的位置没有变化。 I 3级 0级 1级 -1级 -3级 缺2级 缺-2级 单缝衍射光强 0 明纹缺级现象 衍射暗纹位置： 出现缺级。 干涉明纹缺级级次 干涉明纹位置： a b c asin? =?k’? 0 1 2 -2 -1 dsin? =?k? 0 1 2 3 4 5 6 -6 -5 -4 -3 -2 -1 单缝衍射对多缝干涉的调制 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。（几千条/厘米） d 反射光栅 d 透射光栅 a 是透光（或反光）部分的宽度 d = a + b ? 光栅常数 b 是不透光(或不反光)部分的宽度 3. 光栅常数 2. 种类： §5.2.3 光栅衍射 光栅衍射 o P 焦距 f 缝平面G 观察屏 透镜L ? ? dsin? d ? k = 0,1,2,3… 二、光栅方程 明纹条件： 单缝衍射调制的多光束干涉 当 为整数比时，光栅衍射 条纹会出现缺级 三、光栅衍射的明纹缺级现象 单缝衍射暗条纹条件 光栅衍射明条纹条件 例题5、波长为600nm的单色光垂直入射在一光栅上，第二级谱线出现在衍射角?满足关系式sin ? =0.2处，第四级为缺级，试求（1）该光栅的光栅常数d及光栅狭缝的最大可能宽度a（2）按此d和a的值，列出屏幕上可能呈现的谱线的全部级数。 解题关键步骤： 四、光栅光谱 由光栅方程 可知波长 λ 越小，衍射角 θ 越小。 0级 1级 2级 -2级 -1级 (白) 3级 -3级 例题6、每厘米有4000条缝的光栅，在白光垂直照射下，可以产生多少级完整光谱？开始发生重叠的光波波长？ 0级 1级 2级 -2级 -1级 (白) 3级 -3级 例题7、光栅每厘米有5900条刻痕，可见光垂直照射光栅，求光栅衍射的第一级光谱的角宽度。 解： 光谱的角宽度 由光栅方程： 五. 干涉和衍射的联系与区别： 3.把符合几何光学直线传播的光束的迭加称为干涉，而把不符合直线传播的光束的迭加称为衍射。 1. 干涉与衍射本质上没有区别，都是波的相干叠加的结果。一般问题中两者的作用是同时存在的。 通常把有限几束光的迭加称为干涉，而把无穷多次 波的迭加称为衍射。 §5.2.3 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器分辨率 一、实验装置 S * 圆孔孔径为D ? L 衍射屏 观察屏 中央亮斑 ?1 f 圆孔衍射第一级暗环的衍射角满足： 圆孔衍射 光强分布 0 I sin θ 爱里斑 1.22(?/D) 二、透镜的分辨本领 几何光学 : 物点 ?