章波动光学节

单色光源反射镜反射镜一迈克耳孙干涉仪，且与成角移动导轨补偿板

分光板14–4迈克耳孙干涉仪等倾干涉迈克耳孙干涉仪实物迈克耳孙干涉仪实验装置反射镜反射镜单色光源光程差的像当不垂直于时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.反射镜单色光源反射镜干涉条纹移动数目迈克尔孙干涉仪的主要特性

两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.移动距离移动反射镜M1干涉条纹的移动当与之间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个个长出,并向外扩张,干涉条纹变密;距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进,干涉条纹变稀.光程差插入介质片后光程差光程差变化干涉条纹移动数目介质片厚度缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显屏幕

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。14–5光的衍射一光的衍射现象阴屏幕影圆孔衍射*指缝衍射剃须刀片衍射二惠更斯—菲涅尔原理：波阵面上面元(子波波源)：时刻波阵面*惠更斯原理——介质中波动传播到的各点，都可看成是发射子波的新波源，在以后的任何时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面。菲涅尔指出衍射图中的强度分布是因为衍射时，波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定.P点振动是各子波在此产生的振动的叠加.在实验中实现夫琅禾费衍射问：如何实现夫琅禾费衍射？三菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射缝光源、屏与缝相距无限远菲涅尔衍射缝光源、屏与缝相距有限远夫琅禾费单缝衍射衍射角（衍射角：向上为正，向下为负.）菲涅尔半波带法14–6单缝的夫琅禾费衍射一半波带法缝长干涉相消（暗纹）干涉加强（明纹）（介于明暗之间）（个半波带）个半波带个半波带中央明纹中心讨论暗纹明纹中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱。全部光线干涉相长一级明纹中心:二级明纹中心:（1）

光强分布：中央明纹中心:（2）

明、暗条纹衍射角:中央明纹中心暗纹明纹中央明纹中心暗纹明纹中央明纹角宽度：（3）

明、暗条纹角宽度：其余相邻明（或暗）纹：第一暗纹（k=1）第一暗纹（k=-1）（等于两第一级暗纹对应的衍射角之和）（4）

明、暗条纹位置:暗纹明纹暗纹明纹（5）

明、暗条纹线宽度：中央明纹的线宽度：其余相邻明（或暗）纹：第一暗纹第一暗纹（等于两第一级暗纹间的距离）一定，越大，越大，衍射效应越明显.光直线传播增大，减小。一定减小，增大。衍射最大第一暗纹的衍射角中央明纹中心暗纹明纹单缝宽度b变化，中央明纹宽度如何变化？越大，越大，衍射效应越明显.入射波长变化，衍射效应如何变化?

讨论：下面单缝衍射图中，各条入射光线间距相等，问：1）光线

1

与3

在幕上P

点相遇时,两光振动的位相差为什么？2）P

点是明还是暗？

答：1）1，3光线在P

点相遇时,两光振动的位相差为.2）P

点是暗点.缝长RP135135例1

一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第三级明纹位置恰好与波长为600nm的单色光垂直入射该缝时衍射的第二级位置重合，试求该单色光的波长.解

一圆孔衍射艾里斑：艾里斑直径14–7圆孔衍射光学仪器分辨本领问:为什么我们看不清远处的物体呢？二瑞利判据对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的爱里斑中心刚好和另一点光源爱里斑边缘相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨.**三光学仪器的分辨本领最小分辨角（两光点刚好能分辨）光学仪器分辨率光学仪器的通光孔径解（1）（2）（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若教室黑板上写有一等于号“＝”，在什么情况下，距离黑板10m处的学生才不会因为衍射效应，将等于号“＝”看成减号“－”?

例1

设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为而在可见光中，对人眼最敏感的波长为550nm，问 等号两横线间距不小于2.2mm解（1）哈勃望远镜的最小分辨角为例2太空望远镜（1）哈勃太空望远镜是1990年发射升空的天文望远镜，它的主透镜直径为2.4m

,是目前太空中的最大望远镜.在大气层外615km高空绕地运行,可观察130亿光年远的太空深处,发现了500亿个星系.试计算哈勃望远镜对波长为800nm的红外光的最小分辨角.（2）人类正在建造新一代太空望远镜韦布，计划于2012年利用欧洲航天局的“阿丽亚娜5号”火箭发射,在距离地球150万公里的遥远轨道上运行，以代替将要退役的哈勃望远镜.设计中的韦布太空望远镜的主透镜直径至少为6m,也可在红外频率下工作，问与哈勃望远镜相比韦布望远镜的分辨率预计可以提高多少倍？提高的倍数为解例2太空望远镜

例3毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击.

（1）有一毫米波雷达，其圆形天线直径为55cm，发射频率为220GHz的毫米波，计算其波束的角宽度；（2）将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为