光波的衍射课件

光波的衍射

DiffractionofLight1.光的衍射现象‘光线’拐弯了！——光的衍射现象。?第1节两种衍射惠更斯–菲涅耳原理

TwokindsofDiffractionHuygens–FresnelPrinciple

12.衍射现象的分类菲涅耳衍射夫琅和费衍射23.惠更斯—菲涅耳原理（衍射的理论基础）

波阵面上各面积元所发出的球面子波在观察点

p的相干叠加,决定了p点的合振动及光强。

衍射现象实为无限多个无限小的子波的干涉效应。p点的合振动菲涅耳衍射公式34.干涉现象与衍射现象的区别干涉:有限子波迭加干涉衍射:无限子波迭加干涉4第2节单缝夫琅和费衍射

FraunhoferDiffractionbyaSingleSlit1.衍射装置及图样5S为点光源时的衍射图样S为线光源时的衍射图样6FHElqGP2.明暗条件先考虑一束特殊的光线可以判断：P

处为一暗纹菲涅耳波带法（菲涅耳半波带法）7再考虑另一束光线可以判断：P

处以此类推k

级暗纹：——中央明纹l2

qG'P也是暗纹！FHE在处8其它明纹的位置近似认为：

k级明纹在k级暗纹和k+1级暗纹之间k级暗纹k+1级暗纹得k

级明纹:中央明纹明暗位置：93.单缝夫琅和费衍射的强度分布可以证明：1º

在a、

一定时,I

是

的函数。其中讨论2º

一级明纹二级明纹

三级明纹10单缝夫琅和费衍射的光强分布114º

中央明纹的线宽度3º中央明纹的半角宽度、角宽度D=f

x半角宽度角宽度讨论12中央明纹愈宽衍射显著看不到条纹中央明纹宽到无穷远讨论中央明纹的线宽度13例1.单缝

a=0.1mmf=100mm

=500nmP点在x=1.75mm处是明纹,求：（1）P点的条纹级数

k=?（2）对应P点的亮纹缝可分成多少个半波带？解：明纹第3级明纹7个“半波带”解：14（3）P点的相对光强？（4）将缝宽增加1倍,P点将变为什么条纹？第7级暗纹解：解：15第3节

双缝衍射与干涉

DiffractionandInterferencebyaDoubleSlit

1.衍射装置16P2.双缝衍射现象adbbad+=a:缝宽，d:缝间距173.双缝衍射的强度分布杨氏双缝干涉强度分布：单缝衍射强度分布双缝衍射的强度分布：衍射因子干涉因子两束强度为I

单衍的光干涉两条强度为I0

的光干涉将双缝干涉与单缝衍射结合考虑单衍单衍单衍18双衍单衍其中——双缝衍射的强度分布公式单衍结论19双缝衍射的强度曲线分布图20双缝衍射强度的包络线

——是单缝衍射强度分布21双缝干涉双缝衍射

双缝干涉的条纹位置仍不变,只是强度受到单缝衍射的调制。22这种调制表现在以变化的I

单衍代替了不变的4I02º

在a<<

时，双缝衍射的强度分布情况变为理想

的杨氏双缝干涉的强度分布情况。双衍双衍结论1º双缝衍射的强度曲线是单缝衍射强度对双缝干涉强度进行调制的结果。234.双缝衍射明暗条纹的位置极小值的位置单缝衍射的极小

（两束光迭加,强度为零）极大值的位置双缝干涉的极大单缝衍射的极大在此无意义24双缝干涉的极小(两束光位相相反)强度为零的衍射光相干若两束光既满足(3)式,又满足(2)式？缺级条件：为整数比时，如缺k级缺第3级明纹,还缺6、9、12相长干涉的强度仍为零——缺级。讨论25例2.已知（1）双缝衍射相邻两条明纹间距（2）中央明纹包络线中的‘x’（3）双缝衍射的第1级明纹的相对强度（4）中央明纹的包线中,共包含了几条完整的明纹？（5）中央明纹包线中恰好11条明纹,如何设计a、d?解：（1）

（2）求：26根据题意：（3）双缝衍射的第1级明纹的相对强度第一级明纹27（4）中央包线中,共包含了几条完整的明条纹？包线的第一极小的衍射角设中央明纹中共有k级明纹包含了条明条纹（5）若要中央明纹的包线中恰好有11条明纹,

应如何设计a、d?第5级缺级!28第4节

多缝—衍射光栅

GratingDiffraction1.光栅292.光栅衍射的特点（1）光栅衍射的强度被单缝图样调制光栅衍射强度分布双缝衍射强度分布可以证明：30（2）主极大是明亮纤细的亮纹,相邻亮纹间是一

片宽广的暗区,暗区中存在一些微弱的明条

纹,称为次极大。31N

为缝数,d=a+b为缝间距（光栅常数）——光栅方程

（3）主极大是各缝出来的衍射光干涉而成的

其位置：32相邻两条明纹间有N

1

条暗纹4条缝5条缝33（4）缺级现象（5）主极大特别明亮而且尖细,是因为缝多。d为缝间距,

k为k级主极大的半角宽度可以证明,主极大强度I

N2(N为缝数)d一定时,缝数越多,条纹越尖细。中央主极大

k为整数比时，缺k级。（6）复色光入射,得彩色条纹。34例3.波长为

=590nm的平行光正入射到每毫米

500条刻痕的光栅上时,屏幕上最多可以看到多少条明纹？解：光栅常数可以看到条明纹7132=+×35解：光栅方程为总共见到7条，上方5条,下方1条例4.在例3条件下,平行光斜入射i=300时,屏幕

上最多可以看到哪些条明纹？当当361º

平行光斜入射时，光栅方程为总共见到7条干涉条纹:上方1条，下方5条2º

光栅两边媒质折射率分别为n1、n2

时,

光栅方程为讨论37例5.设计一光栅,要求把第一级可见光谱扩展到30°

角范围,第二级光谱缺级,试确定d、a之值？解：可见光38但从第一个天线到第N个天线,位相依次落后

/2,若相邻天线中心间的距离d=

/2

，问：离天线很远处什么方向上,（与天线列阵的法线夹角

=?

）天线列阵发射的电磁

波最强?…..

N

1例6.天线列阵由一沿水平直线等距排列的N个天线组成,每个天线均发射波长为

的球面电磁波.39…..N1q解:o30-=q

=??最强k=0实际上中央明纹在

=30o的方向上40x射线：

~1-10用晶体作三维光栅1.衍射现象劳厄斑

第5节X射线衍射布喇格公式

X-rayDiffractionBraggFormula

晶体412.布喇格公式亮斑的位置作用(1)已知晶格常数d及亮斑的位置,可求x射线波长。(2)根据图样及

,可研究晶格结构和x射线本身性质。晶格常数d掠射角421.圆孔夫琅和费衍射第6节圆孔衍射光学仪器的分辨率DiffractionbyaCircularApertureResolutionofOpticalInstruments43

能够区分多么近的两个

物点是光学仪器的重要性能爱里斑2.光学仪器的分辨率（1）透镜的分辨率刚好可以辨别瑞利判据44能分辨不能分辨恰能分辨45

刚好能分辨