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12-3 单缝衍射.pptx

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本课件区分菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射,阐述惠更斯-菲涅耳原理与次波相干叠加思想,用半波带法分析单缝衍射的明暗纹条件与强度分布,并讨论缝宽、波长对衍射现象的影响及衍射对成像分辨率的限制。

光的衍射封面页,标示本章讲解的菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射的区分、惠更斯-菲涅耳原理与半波带法、单缝衍射的明暗纹条件与分辨率等内容。
惠更斯讲解页,给出—菲涅耳原理S波前上每一面元都可看成是新的次波波源,它们发出的次波在空间相遇。
夫琅禾费单缝衍射缝宽讲解页,说明透镜焦距:f衍射角。
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第1页:光的衍射

光的衍射

12-3-1光的衍射现象菲涅耳衍射(近场衍射):入射光和衍射光不都是平行光。

夫琅和费衍射(远场衍射)
入射光和衍射光都是平行光

第2页:惠更斯

惠更斯

—菲涅耳原理S波前上每一面元都可看成是新的次波波源,它们发出的次波在空间相遇,空间每一点的振动是所有这些次波在该点所产生振动的叠加。

(菲聂耳提出“次波相干叠加”,对次波的振幅和相位做了补充)假设:S是某时刻的波前,dS是S上的任一面元1.次波在P点的振幅A与距离r成反比。

  • 2.振幅A与面积元dS成正比
  • 3.振幅A随角增加而减小

P振动方程S上所有点引起的次波满足次波相干迭加4.次波在p点的相位由光程差nr决定

第3页:夫琅禾费单缝衍射缝宽

夫琅禾费单缝衍射缝宽

b透镜焦距
f衍射角

第4页:出射的两条光线光程差最大

出射的两条光线光程差最大

狭缝边缘
菲涅耳半波带:相邻两波带发出的子波之光程差正好是
半波带个数与衍射角的关系
•在衍射角方向,狭缝被分成了偶数个半波带,屏幕上p点对应暗纹
  • •在衍射角方向,狭缝被分成了奇数个半波带,屏幕上p点对应明纹

第5页:夫琅禾费单缝衍射方程

夫琅禾费单缝衍射方程

是极小值,对应暗条纹的中心,I=0是其它极大值,强度不为零,但比I0小的多。

K=0,是中央主极大值,对应中央明条纹,强度2、夫琅禾费单缝衍射花样特点:(1)条纹强度:各级最大值光强不相等。

  • •中央极大值的光强最大;•其它极大值都远小于中央极大值,并随着级数K的增大而很快减小
  • (2)条纹宽度:中央亮条纹和其它亮条纹的角宽度不相等

中央为亮条纹,两侧对称分布着明暗相间的条纹!

第6页:一级暗纹对应的衍射角

一级暗纹对应的衍射角

中央明纹的角宽度
中央明纹的线宽度:•其它明条纹的角宽度:•其它明条纹的线宽度:结论:中央明条纹宽度是其它明条纹的两倍,其它明条纹的宽度都相同
中央明纹宽度
两个一级暗纹中心之间的距离

01-2-12

第7页:缝宽b对衍射花样的影响

缝宽b对衍射花样的影响

  • •缝宽b越小,衍射越明显;缝宽与波长相比拟时最明显
  • •缝宽b越大,衍射越不明显;•当b >>λ时,各条衍射条纹向中间靠拢形成一亮线,不发生衍射现象

过渡到几何光学问题。

  • (4)缝宽b对衍射花样的影响:结论:几何光学是波动光学在时的极限情况
  • (3)白光入射:b、k一定时:λ不同,ϕ就不同,白光照射出现彩纹,但中央亮条纹中心还是白色
λ一定时
中央亮条纹的半角宽度

第8页:缝宽的单缝衍射条纹的比较

缝宽的单缝衍射条纹的比较

  • 不同

第9页:例1:波长为546nm的平行光垂

例1:波长为546nm的平行光垂

例1:波长为546 nm的平行光垂直照射在b= 0.437 mm的单缝上,缝后有焦距为40 cm的凸透镜,求透镜焦平面上出现的衍射中央明纹的宽度及第一级明纹的位置。

解:明纹ffx1

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