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圆孔衍射和圆屏衍射

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圆孔衍射和圆屏衍射_第1页
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一、夫琅禾费圆孔衍射爱里斑84% 能量爱里斑的角半径对光学仪器夫琅禾费圆孔衍射为主,而且只需考虑爱里斑§8 圆孔衍射和圆屏衍射二、光学仪器的分辨本领瑞利判据定义 分辨本领人眼瞳孔:D 2~6mm  68”~23”望远镜: DM 6m  0.023”电子显微镜   R例题:汽车二前灯相距 1.2m,设 =600nm 人 眼瞳孔直径为 5mm问: 对迎面而来的汽车,离多远 能分辨出两盏亮灯?1.2m解:人眼的最小可分辨角三、 点光源菲涅耳圆孔衍射1.实验装置与现象r0 R ρ hoP· 单色 点光源R,r0,ρ的改变均会影响P点的亮暗S半波带法的基本思想以P点为球心,rj=r0+ j λ/2为半径作 球面,这些球面与波面S0相截,把波面 分成许多环带(其中j=1,2,3…n)r0 Ro· S0SPr0+ λ/2r0+ 3λ/2r0+ λ.单色 点光源2.菲涅耳半波带法分析菲涅耳圆孔衍射• 相位差为 的次波在P点叠加的合振幅 为2.合振幅第k个半波带所发次波到达P点时的振幅为 n为偶数取‘-’,n为奇数取‘+’ P点的亮暗取决于分成的半波带的个数nk为奇数取‘+’ K为偶数取‘-’ 即,合振幅可由第一个带和第末个带所发 的次波的振幅相加或相减求得。

3.半波带个数n的求法￿RP(4)如平行光入射为光源到孔屏的距离的距离为孔屏到考察点为圆孔半径,r半波带个数n的求法讨论:(1)n为很小的整数 ,n为很小的奇数 n为很小的偶数相当于直线传播(2 )(3 )观察点P的位置使波面上的第一个带露出,4.菲涅耳波带片露出的半波带只让基数(或偶数带)透光如下图光源、波带片、成像屏之间 的关系如下式所示,规律和 凸透镜成像规律一样设想制造一种屏使它对于考察点 P 只让奇数 半波带或只让偶数半波带透光,那么各半波带 相应各点到达 P 点的光程差为波的整数倍,即 相位相差2π的整数倍,因而相互加强,故 P 点的合振幅为或 这样的光学元件称波带片 例如,某一波带片对P点露出前10个奇数带, 那么 例如,某一波带片对P点露出前10个奇数带, 那么 这是不用光阑时振幅的20倍,光强为 400倍由于波带片能使点光源成实像,故 它有类似透镜的作用波带片四、 点光源菲涅耳圆屏衍射实验现象:①几何投影中心总是亮点 (泊松亮点) ②亮点周围有很少几圈很淡的 同心亮环r0 R oP· S·除紧挨着圆屏之后处外,无论屏放得远近,P点总是亮点用半波带法解释上述实验现象设:直径很小的圆盘遮住了前m个半波带r0 R oP· S·A(p0) =a1-a2+…+ (-1)m-1am+…+an→∞m个半波带被遮住∴无论m是偶数还是奇数,中心点总是亮点条件:(m+1)不太大;圆屏很小或R、r0很大五 矩孔衍射光强分布公式设:矩孔长a,宽b, 则有:其中:衍射现象的特点: ①光在衍射屏上什么方位受限制,衍射 图样就沿该方向扩展。

②光孔越小对光束限制越厉害,衍射图 样越加扩展。

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