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1、第十五章 光的衍射,复 习,15-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理,刀片边缘的衍射,圆屏衍射,一 光的衍射现象 (Diffraction of Light),定义：光在传播过程中遇到障碍物时，光可以绕过障碍物的边缘，偏离直线传播，到达沿直线传播所不能达到的区域。这种现象称为光的衍射现象或叫绕射现象。,二 分类,(1) 菲涅耳衍射(近场衍射）,(2)夫琅和费衍射(远场衍射),L 和 D中至少有一个是有限值。,L 和 D皆为无限大(可用透镜实现)。,1 根据距离分类,2 根据衍射屏的形状分类,圆孔衍射,狭缝衍射,三 惠更斯-菲涅尔原理概念,菲涅尔的补充：波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加
2、决定，该点的振动是各子波在此产生的振动的叠加。,惠更斯原理：波动传播到的各点，都可看作是发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包络面就是新的波面。 成功：子波假设 不足：不能解释波的强度分布和向前传播,惠更斯-菲涅尔原理：子波假设 + 子波相干叠加,15-2 夫琅和费单缝衍射,一 实验装置和光路图,缝宽AB=a,S：单色线光源, f,光轴之上为正 & 光轴之下为负,：衍射角,三 菲涅耳半波带法,正入射：入射光线与衍射屏垂直,AP和BP 的光程差为,AP和BP 的光程差为,AB上所有子波到P点的光程差L=0,中央亮纹,干涉加强,1 衍射角,衍射角,AP和A1P 的光程差为,相位差为,A和A1子
3、波在P引起的振动相互抵消,规律：,暗条纹,二级暗纹,(1) 偶数倍/2,2 衍射角,一级暗纹,AA1 & A1A2菲涅耳半波带,1 面积相等 2 子波数相等 3 相干条件,半波带A A1 半波带A1 A2 完全抵消,规律：,剩下一个 半波带A2B,明条纹,一级明纹,二级明纹,(2) 奇数倍/2,介于明暗之间,(3) 不能被/2整分,2 衍射角,二 菲涅耳半波带法解单缝衍射公式：,暗纹-干涉相消,明纹-干涉加强,中央明纹,0,介于明暗之间,k =1, 2, 3, ,光程差,正入射,1 中央明纹宽度,角宽度,线宽度,= 两个第一级暗纹间的距离,2 其它明纹宽度,角宽度,线宽度,= 相邻暗纹间的距离
4、,= 暗纹角宽度,= 暗纹线宽度,三 斜入射单缝衍射公式,法线之上为加号 法线之下为负号,暗纹-干涉相消,明纹-干涉加强,中央明纹,0,介于明暗之间,k =1, 2, 3, ,光程差,15-3 光栅衍射,1 实验装置与光路图,一 光栅的夫琅和费衍射,单缝衍射和多缝干涉的共同结果,光栅常数,d =a+b,二 光栅方程及缺级公式,暗纹条件：,明纹缺级条件：,条纹的位置和间距,1 各主极大的位置,(1) 角位置：,当 角很小时,(2) 线位置,2 相邻主极大的间距,(1) 角间距,(2) 线间距,三 斜入射光栅光栅方程,法线之上为加号 法线之下为负号,光程差,斜入射光栅衍射方程,明纹(主极大),光栅常数 d=a+b,法线之上为加号 法线之下为负号,15-4 圆孔衍射 光学仪器的分辨率,一 圆孔的夫琅和费衍射,爱里斑,d：爱里斑直径,直线传播,三 光学仪器的分辨本领,- 两光点刚好能分辨,光学仪器的通光孔径D,最小分辨角,光学仪器分辨率,- 瑞利判据,15-5 伦琴射线(x)的衍射,1913年英国布拉格父子提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖。,掠射角,晶格常数d,相邻两个晶面反射的两X射线干涉加强的条件,布拉格公式,
