第十章波动光学课件

1、第十章 波动光学大学物理多媒体教学课件 光在传播过程中,绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象,称为光的衍射现象。10-5 光的衍射一、衍射现象及分类1、衍射现象圆孔衍射单缝衍射*明暗相间的同心圆环 明暗相间的平行条纹 2、衍射现象与障碍物线度的关系2、衍射分类光的衍射二、单缝衍射（一）衍射装置与图样菲 涅 尔 衍 射缝 发散光入射夫 琅 禾 费 衍 射缝 平行光入射1、衍射装置发散光入射-菲涅尔衍射平行光入射-夫琅禾费衍射单缝衍射单色光入射：中央明纹宽而亮，两侧明纹较窄，等间距， 亮度渐暗 2、图样：二、单缝衍射单缝衍射2、图样： 白光入射：中央明纹为白色，亮度大，两侧明纹为由 紫到红的彩色条

2、纹，亮度渐暗 波长增大：条纹间距增大缝宽增大：条纹间距减小单色光入射：中央明纹宽而亮，两侧明纹较窄，等间距， 亮度渐暗 单缝衍射（二）衍射结果的分析1、中央明纹的形成：沿光轴方向， ，光线会聚于焦点P0形成明条纹2、其它衍射条纹的形成（1）物理过程：穿过单缝不同位置的光线到P的光程不同 形成光程差( 2 )单缝上下边缘的光程差*S f f apAB0Cx单缝衍射干涉相消（暗纹）干涉加强（明纹）（介于明暗之间）（ 个半波带） 个半波带 个半波带( 2 ) 明暗纹条件2、其它衍射条纹的形成单缝衍射3、明暗纹位置条纹间距中央明纹宽度（1级暗纹之间的距离）其他明纹宽度单缝衍射4、分析障碍物线度减小，衍

3、射能力增大。衍射能力与 有关，白光入射，形成彩色条纹。5、光强度分布单缝衍射三、圆孔衍射、光学仪器的分辩率1、衍射装置与图样：（一）园孔衍射夫琅和费园孔衍射：平行光入射爱里斑的半张角1 f 圆孔孔径为D中央亮斑 (爱里斑)透镜L明暗相间的同心圆环，中央有一亮斑称为爱里斑。圆孔衍射2、爱里斑的半张角爱里斑半张角0 f 圆孔孔径为D中央亮斑 (爱里斑)透镜L爱里斑半经相对光强曲线1.22(/D)sin1I / I00爱里斑D 爱里斑变小圆孔衍射（二）光学仪器的分辩率1、瑞利判据（1）光的波动性对透镜成像的影响几何光学：物点几何像点像可任意放大波动光学：透镜圆孔像（衍射圆环）像点太近时无法分辨（2）

4、物点成像的三种情况不能分辨能分辨恰能分辨圆孔衍射（3）瑞利判据 : 对于两个等光强的物点,若其中一点的象斑中心恰好落在另一点的象斑的边缘(第一暗纹处), 则此两物点刚刚可以分辨。此时，O1O2=r0，r0对透镜中心张开的角度等于爱里斑的半张角 。1、瑞利判据 两个物点的象刚能分辨的临界点为O1O2=r0，r0对应张角为爱里斑的半张角圆孔衍射望远镜2、光学仪器的分辨率望远镜最小分辨角望远镜分辨本领（分辨率）ID*S1S20圆孔衍射 例 在通常的明亮环境中，人眼瞳孔的直径约为3 mm，问人眼的最小分辨角是多大？如果纱窗上两根细丝之间的距离 l=2.0mm，问离纱窗多远处人眼恰能分辨清楚两根细丝？解

5、设人离纱窗距离为S，则恰能分辨以视觉感受最灵敏的黄绿光来讨论，其波长=550nm，人眼最小分辨角DllsRlq22.1=圆孔衍射（3）光栅缝数增加，明纹变细，亮度增加四、光栅衍射（一）光栅的构造与衍射图样由大量等间距、等宽度平行狭缝组成，透光缝宽a，刻痕（不透光）宽度b，光栅常数a+b刻痕狭缝2、衍射图样（1）暗纹宽度明纹宽度（2）明纹细且亮1、构造aba+b光栅光栅衍射（3）光栅缝数增加，明纹变细，亮度增加2、衍射图样（1）暗纹宽度明纹宽度（2）明纹细且亮光栅衍射光栅方程相邻两缝的光程差（对应点）（二）光栅衍射公式（光栅方程）1、光栅衍射的物理过程：多束单位缝衍射光之间的干涉a+b光栅透镜屏幕jPP0(a+b)sinj2、光栅方程（形成明纹的条件）明纹条件光栅衍射（三）光栅衍射光谱K1K2K3（中央明纹）K0光谱重叠区域K-1白光入射时，同级明纹形成由紫到红的彩色谱线，称为光谱。光栅衍射 例 光栅在2.54cm中有15000条缝，测得第一级明纹衍射角为1340。（1）求入射光的波长；（2）最