光的衍射北邮

光的衍射北邮第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日缝较大时，光是直线传播缝变小，衍射现象明显阴影屏幕屏幕一、光的衍射现象13-1光的衍射惠更斯-菲涅耳原理第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日二.惠更斯--菲涅尔原理nPrSdS2.

P点的强度，决定于所有子波在P点叠加的合振幅，即决定于各次波到P点的光程差。问：双缝干涉的结果是由两束光干涉，能量重新分布。单缝为何出现类似现象？一束光和谁干涉？即衍射的本质是什么？衍射——子波的干涉—波不能向后传第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日夫琅和菲衍射菲涅尔衍射点光源夫琅和菲衍射平行光平行光点光源（实际中常见）（实验室常用）三.菲涅尔衍射与夫朗和菲衍射实验室：第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日13—2单缝夫琅和费衍射

S线光源f1f2光强

一、单缝夫琅和费衍射第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日a暗明注：若光程差不是的整数倍，屏上的亮度介于最亮和最暗之间。二、菲涅耳半波带法中央明纹

fa透镜BA屏off·pC第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日

当角增加时，半波带数增加，未被抵消的半波带面积减少，所以光强变小。当增加时,为什么光强的极大值迅速衰减？思考第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例：一束波长为

=5000Å的平行光垂直照射在一个单缝上。已知单缝衍射的第一暗纹的衍射角1=300，求该单缝的宽度a=?解：一级暗纹k=1,1=300xfφ.AAABCaφ12λ2.....A3P...第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例、一束波长为

=5000Å的平行光垂直照射在一个单缝上。a=0.5mm，f=1m，如果在屏幕上离中央亮纹中心为x=3.5mm处的P点为一亮纹，试求(a)该P处亮纹的级数；(b)从P处看，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？(b)当k=3时，狭缝处波阵面可分成7个半波带。第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日中央两侧第一暗纹之间2、中央亮纹角宽度：三、讨论：1、中央明纹很亮，出现在处。第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日3、中央明纹的线宽度是其他明纹宽度的两倍：

faofkfk·pxkk级暗纹:

中央明纹宽度:

其他明纹宽度:第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日k级暗纹：

faOfkfk+1Dx第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例、一束波长为

=5000Å的平行光垂直照射在一个单缝上。如果缝宽a=0.5mm，缝后薄透镜焦距f=1m，求：(a)中央明条纹的角宽度；(b)中央亮纹的线宽度；(c)

第一级与第二级暗纹的距离；(a)(b)(c)第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日4、，条纹分散得开，衍射现象明显；，各级条纹向中央靠拢，显示了光的直线传播的性质。5、如果用白光照射，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹，紫光在内。衍射条件第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日6、上下前后移动狭缝位置，条纹不动。7、将装置放在折射率为n的透明液体中，则暗明第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日8、当光源向上或向下运动即斜射：暗明入射光线与衍射光线在狭缝法线同侧取正，反之取负。S第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日单缝衍射：暗杨氏双缝干涉：明四、干涉与衍射的区别与联系1、从根本上讲，都是波的相干叠加，没有原则区别。注意：2、干涉：，衍射：第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例：在单缝夫朗和费衍射实验中，屏上第3级暗纹对应的单缝处波面可划分为———个半波带？若将缝宽缩小一半，原来第3级暗纹处将是——纹。例：波长为600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=0.60mm的单缝上，缝后有一焦距f=60cm的透镜。在透镜焦平面上观察衍射图样.则中央明纹宽度为———。两个第3级暗纹之间的距离为———。明61.2mm3.6mm第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例：宽度为a的狭缝被白光照射，若红光（l=6500A）的一级暗纹落在f=30o的位置上，则a多大？若同时有l，的光的一级明纹落在此处，则此为什么颜色的光？解：则第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日衍射光栅：由大量等间距、等宽度的平行狭缝所组成的光学元件。光栅常数：a+b数量级为10-5~10-6m一、光栅衍射现象:13-3光栅衍射第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日ab光栅观察屏光栅条纹主极大二、光栅衍射条纹的形成

光栅方程第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日三、光栅衍射图样特点因此，光栅衍射图样是多缝干涉，光强分布受单缝衍射光强分布调制。l/a-l/asinfIsinfl/dsinf02l/d第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日※光栅衍射明纹的位置只与（a+b）有关，与缝的个数N无关。※光栅常数（a+b)越小，即N越多，明纹间隔大，明纹越亮。※放在折射率为n的液体中n·(a+b)·sinf=k

第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日四、斜射

PfO第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日五、衍射光谱(a+b)·sinf

=k级次越高，光谱越宽，第二级谱线与第三级谱线已开始发生重叠。k=ok=1k=2k=3重叠区※不同元素有特定的光谱，由谱线的成分分析发光物质所含的元素。谱线是元素的“指纹”。第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例：求第三级谱线重叠的波长范围。解题思路：思考求第二级谱线重叠的波长范围。第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日k就是所缺的级次即：（原则上可取k’＝1，2，3…，但必须同时满足k为整数。）如：令k’＝2,4,6,…得k＝3，6，9…处缺级a·sinf

=k'

(a+b)·sinf=k

缝间干涉极大单缝衍射极小四、缺级现象第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日解：第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日0级1级2级3级5级6级7级9级1级2级3级5级6级7级9级8级缺级8级缺级4级缺级4级缺级第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日※屏上看见的条纹数

再考虑缺级，对称性及中央明纹。第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日第一级暗环对应的衍射角称为艾里斑的半角宽：1、艾里斑的半径：13—4、圆孔衍射光学仪器分辨率光源接收屏艾里斑障碍物第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日1.22(/D)sinI/I00艾里斑比较：单缝衍射，中央明纹半角宽度：2、瑞利判据大多数光学仪器中的透镜是圆形的，可看做透光孔（圆孔）。第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日瑞利判据：如果一物点在像平面上形成的爱里斑中心，恰好落在另一物点的衍射第一级暗环上，这两个物点恰能被仪器分辨。D0*S2*S1最小分辨角：第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日若透镜的焦距f，则爱里斑的半径：

恰可分辨S1S2S1S2不可分辨S1S2可分辨第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日例：在夜间，人眼瞳孔的直径约为5.0毫米，在可见光中，人眼最灵敏的波长为5500A,此时人眼的最小分辨角为_______，在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距12厘米，当汽车离人的距离为________时，眼睛恰好可分辨这两盏灯？第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日※分辨率：可见提高分辨率：※增大孔径（天文、摄影）最小分辨角的倒数.※用紫光或紫外线作光源※电子显微镜（利用电子束的波动性成像）第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日#

X

射线是波长很短的电磁波。#

X射线的波长：0.01~10nm

阳极（对阴极）阴极X射线管~104105V+#在电磁场中不发生偏转。13-5

X射线的衍射第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日劳厄斑点根据劳厄斑点的分布可算出晶面间距，掌握晶体点阵结构。晶体可看作三维立体光栅。晶体底片铅屏X

射线管二、X

射线衍射---劳厄实验第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日三、布喇格公式（1913年）MPN★考虑的是上下两层晶面反射光线间的干涉。AB123dCDA123d第三十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日四、X射线的应用1、研究晶体结构2、作光谱分析3、医学和分子生物学第四十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日

波动光学发展史：1818年，巴黎科学院举行了一次以解释衍射现象为内容的科学竞赛，菲涅耳以光的干涉原理补充了惠更斯原理，提出了惠更斯－菲涅耳原理。1690年惠更斯提出了惠更斯原理。1801年杨进行了