单缝圆孔衍射课件.pptVIP

一、光的衍射现象光是电磁波，所以光在传播路径上，遇到尺寸和光的波长差不多的障碍物，不再遵循直线传播规律，在障碍物的阴影里形成明暗相间的条纹，这就是光的衍射现象。

屏屏缝缝光通过窄狭缝光通过宽狭缝

衍射屏观察屏?S*a单缝小孔衍射矩形孔缝

二、衍射的分类根据光源缝、和屏的位置的不同分：光源无限远射向无限远菲涅耳衍射夫琅和费衍射

在实验中的夫琅禾费衍射观察屏缝平面透镜L·透镜L?pB?S*?a0Aδf?fS:单色线光源a：缝宽?:衍射角

三、惠更斯—菲涅耳原理惠更斯原理指出波前上各点都可以看成是子波源，这一原理虽然能解释波的衍射现象，但不能解释光强分布。菲涅耳指出：不仅波前的各点可以看成子波源，而且这些子波都是相干波，子波的叠加是相干叠加。

一、单缝衍射单缝的两条边缘光束A→P和B→P的光程差，可由图示的几何关系得到：·pB?S*?a0Af?fO点——中央明纹(中心)

菲涅耳半波带法在波阵面上截取一个条状带，使它上下两边缘发的光在屏上p处的光程差为，此带称为半波带。θ12B1′1半波带′半波带半波带22a1′2′半波带Aλ/2

菲涅耳半波带法两相邻半波带上对应点发的光在P处干涉相消。

?当”时,可将缝分成三个“半波带P处为明纹中心BABθaaλ/2?当”时,可将缝分成四个“半波带P处干涉相消形成暗纹θAλ/2

由半波带法可得明暗纹条件为：——暗纹——明纹(中心)——中央明纹(中心)

讨论：1、明纹宽度中央明纹宽度：是级暗纹之间的距离。由暗纹条件观测屏x衍射屏透镜2x1ΔxΔx0λ?通常衍射角很小，10I所以f暗纹位置

暗纹位置中央明纹的宽度：其他明纹的宽度

2、缝宽变化对条纹的影响知，缝宽越小，条纹宽度越宽.此时屏幕上只显出单一的明由当条纹??单缝的几何光学像。∴几何光学是波动光学在?/a?0时的极限情形

3、波长对条纹宽度的影响仍由知波长越长，条纹宽度越宽。4、明条纹的位置是透镜光心正对的，缝的上下微小移动不影响屏上条纹的分布。

例题1水银灯发出的波长为546nm的绿色平行光，垂直入射于宽0.437mm的单缝，缝后放置一焦距为40cm的透镜，试求在透镜焦面上出现的衍射条纹中央明纹的宽度。解:两个第一级暗纹中心间的距离即为中央明纹宽度，对第一级暗条纹（k=1)求出其衍射角式中很小λΔx0中央明纹的角宽度f

透镜焦面上出现中央明纹的宽度中央明纹的宽度与缝宽a成反比，单缝越窄，中央明纹越宽。

例2、设一监视雷达位于路边d=15m处，雷达波的波长为18mm，射束与公路成15角，天线的输出口宽度b=0.10m。试求：该雷达监视范围内公路长L=?°L?dβb150θ1解：将雷达发射口看成是衍射单缝，衍射波的能量主要集中在中央明纹范围内，这个范围也是雷达的监视范围：

由有由图：L?dβa150θ1

二、圆孔衍射光学仪器的分辨率1、艾里斑艾里斑圆孔衍射在屏上的条纹是明暗相间的同心圆,中央光斑较亮,叫艾里斑.

艾里斑的光强分布

艾里斑的角宽度理论计算表明:

2、瑞利判据s1s2能分辨s1s2恰能分辨s1s2不能分辨

最小分辨角：s1s2恰能分辨叫最小分辨角叫光学仪器的分辨率

例1人眼设人眼瞳孔直径为3mm,在可见光中人眼最敏感的波长为550nm,问:(1)人眼的最小分辨角为多少?(2)若物体放在距离人眼25cm处,则两物点间距多大时才能分辨.n=1n=1.21?y12L解:问题:波长是真空中的波长还是介质中的波长?

由瑞利判据得：折射定律：n=1n=1.21?y12Ln=1所以为眼外两个恰可分辨的物点对瞳孔中心所张的角，称为眼外最小分辨角。

设人眼瞳孔直径为3mm,在可见光中人眼最敏感的波长为550nm,问:(1)人眼的最小分辨角为多少?(2)若物体放在距离人眼25cm处,则两物点间距多大时才能分辨.n=1n=1.21d12L解(1)(2)