光栅光谱单缝衍射课件

第4章光的衍射§1光的衍射§2单缝的夫琅禾费衍射§3光栅衍射§4光学仪器的分辨本领§5X

射线的衍射1第4章光的衍射§1光的衍射1§1光的衍射

一、衍射现象分类二、惠-菲原理2§1光的衍射2一、衍射现象分类衍射：光线偏离原来直线传播的方向进入几何阴影区光源衍射物观察屏衍射花样图13一、衍射现象分类光源衍射物观察屏衍射花样图13图21.菲涅耳衍射2.夫琅禾费衍射光源衍射物观察屏衍射花样图14图21.菲涅耳衍射2.夫琅禾费衍射光源衍射物观察屏衍射花样几何投影区菲涅耳衍射区夫朗禾费衍射区图示光通过小孔的衍射结论:几何光学是波动光学的近似5几何投影区菲涅耳衍射区夫朗禾费衍射区图示光通过小孔的衍射结论二、惠-菲原理1)波传到的任意点都是子波的波源2)各子波在空间各点进行相干叠加概括为：

波面上各点均是相干子波源惠－菲原理提供了用干涉解释衍射的基础菲涅耳发展了惠更斯原理从而深入认识了衍射现象6二、惠-菲原理6A.J.菲涅耳A.J.菲涅耳§2单缝的夫琅禾费衍射一、实验装置及花样二、用旋矢法求解强度分布三、菲涅耳半波带法8§2单缝的夫琅禾费衍射8一、实验装置及花样单缝处波面看作无穷多个相干波源P点是(无穷)多光束干涉的结果中央亮纹负一级正一级思考思考：若将缝向上平移如图衍射花样怎么分布？9一、实验装置及花样单缝处波面看作无穷多个相干波源P点是(无1010二、用旋矢法求解强度分布中央亮纹主焦点处11二、用旋矢法求解强度分布中央亮纹主焦点处11圆心角是边缘光线的相位差中央亮纹任一衍射角处的强度：可以用中央亮纹强度来表示12圆心角是边缘光线的相位差中央亮纹任一衍射角处的强度：可以用中暗纹边缘光线的光程差13暗纹边缘光线的光程差13三、菲涅耳半波带法1.具体作法若奇数个半波带亮纹(次极大)偶数个半波带2.暗纹条件相邻半波带的相对应点光程差均是

/214三、菲涅耳半波带法偶数个半波带2.暗纹条件相邻半波带的相对应§3光栅衍射一、光栅的夫琅禾费衍射二、光栅衍射强度分布三、主极大的缺级四、其他衍射现象15§3光栅衍射15一、光栅的夫琅禾费衍射光栅常数为1.多光束干涉每条缝作为一个集体提供一光线进行多光束干涉光栅方程16一、光栅的夫琅禾费衍射光栅常数为1.多光束干涉光栅方程16光栅方程在分波面法的多光束干涉中没考虑单缝的衍射影响得到的主极大强度与衍射角无关全与

=0处主极大强度相等17光栅方程在分波面法的多光束干涉中17不考虑单缝衍射影响时多光束干涉的强度公式2.单缝衍射对光栅多光束干涉结果的修正---零级主极大的振幅(参阅谐振动合成有关内容)考虑单缝衍射影响后必须对强度公式中的A(

=0)做出修正18不考虑单缝衍射影响时2.单缝衍射对光栅多光束干涉结果的修正-由于每条单缝的衍射使得参与多光束干涉的光线实际上已进行了一次“内部”的多光束的干涉所以不同衍射角的各缝的振幅是单缝衍射的振幅这样分布的振幅又进行一次多光束的干涉从而使不同衍射角处最后的振幅为19由于每条单缝的衍射使得参与多光束干涉的光线这样分布的振再进行一次多光束干涉图示光栅衍射的物理机制20再进行一次多光束干涉图示光栅衍射的物理机制20考虑了单缝衍射后不同衍射角处的主极大强度不同中央主极大最强该级主极大强度较中央主极大弱21考虑了单缝衍射后不同衍射角处的主极大强度不同中央主极大最强该二、光栅衍射强度分布1)主极大位置满足的光程差公式是光栅方程2)极小次极大位置满足的光程差公式是3)主极大的强度由单缝衍射进行了调制22二、光栅衍射强度分布2)极小次极大位置满足的光程2323三、主极大的缺级由于单缝衍射满足极小所以使得这一级主极大无法出现这一现象叫主极大缺级如果某主极大的位置同时又是单缝衍射极小位置则该衍射角同时满足两个光程差公式结果:和24三、主极大的缺级由于单缝衍射满足极小所以使得这一级主极大无法缺级满足关系从得和25缺级满足关系从得和25缺级能看出缺哪些级次吗?d/a是多少?缺级能看出缺哪些级次吗?光栅光谱单缝衍射27光栅光谱单缝衍射27四、其他衍射现象1.圆孔的夫琅禾费衍射爱里斑一阶贝塞尔函数第一级极小角半径线半径应用：星光板针孔滤波28四、其他衍射现象爱里斑一阶贝塞尔函数角半径应用：星光板针圆孔衍射光强分布0IRRR0.6101.6191.116sinθlll由第一暗环围成的光斑占爱里斑称为爱里斑整个入射光束总光强的84%圆孔衍射0IRRR0.6101.6191.116sinθll2.圆孔的菲涅耳衍射波带片奇数个半波带亮点偶数个半波带暗点涂上一层使之有一的相位变化

P点是亮