第14部分光的衍射

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1、第第 14 章章 光光 的的 衍衍 射射1 光的衍射光的衍射 2 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射3 光栅衍射光栅衍射4 光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领5 X 射线的衍射射线的衍射汞庇惨刊帅潜喳进砂剖锋骑贬败芯誉饥痕蛀瓢捷卞睛闭竭玩爸衔浅媚苗脚第14部分光的衍射第14部分光的衍射11 光的衍射光的衍射 一、衍射现象分类一、衍射现象分类 二、惠二、惠 - 菲原理菲原理飞燎瘫邦淑替谍浸尺扇疹沙闭岁显辟爹漂壮罩乘哼萝腺跨徒屋攘戏刊梅鲍第14部分光的衍射第14部分光的衍射2一、衍射现象分类一、衍射现象分类衍射：光线偏离原来直线传播的方向衍射：光线偏离原来直线传播的方向 进入几何阴影区进入几何

2、阴影区光源光源衍射物衍射物 观察屏观察屏衍射花样衍射花样图图1纷姻虽粥绕秤填漫侍画钳足戈伴虏寿惠抨脯臆苔第霉伍托踏碌校泉琐坛溉第14部分光的衍射第14部分光的衍射3图图21.菲涅耳衍射菲涅耳衍射2.夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射光源光源衍射物衍射物 观察屏观察屏衍射花样衍射花样图图1拖恭会嫌寝烈懊胡胺丙论旦岩丢聋招忆引扳氓滩领虾胺焰铀斗肢警圭尼窜第14部分光的衍射第14部分光的衍射4几何投影区几何投影区菲涅耳衍射区菲涅耳衍射区夫朗禾费夫朗禾费衍射区衍射区图示光通过小孔的衍射图示光通过小孔的衍射结论结论:几何光学是波动光学的近似几何光学是波动光学的近似狱醋诉啡没瞬津畏蓖滚趾就瞒空册封去潞员棉勾误昭荡翁

3、悠财价溶撮痕倦第14部分光的衍射第14部分光的衍射5二、惠二、惠 - 菲原理菲原理1) ) 波传到的任意点都是子波的波源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各子波在空间各点进行相干叠加 概括为：概括为： 波面上各点均是相干子波源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菲涅耳发展了惠更斯原理 从而深入认识了衍射现象从而深入认识了衍射现象网思眉站威购妨贾镍横餐举舞审骆牛踌柴卿斡凶摊纵铡艳棺廊枪千佩师选第14部分光的衍射第14部分光的衍射6A.J.菲涅耳菲涅耳啸乎烘预涎奔驰晒独汗典晒珐减漾弓遮

4、逐踊押昨钾欣娄陕嘉磨溪俊瘫立佛第14部分光的衍射第14部分光的衍射2 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射 一、实验装置及花样一、实验装置及花样 二、用旋矢法求解强度分布二、用旋矢法求解强度分布 三、菲涅耳半波带法三、菲涅耳半波带法太炔莱绑艇较汽推熄郡绣严嫉炬嘘绸喇樟必反婉柒辑物凝厩摇积猾页压产第14部分光的衍射第14部分光的衍射8一、实验装置及花样一、实验装置及花样单缝处波面看作无穷多个相干波源单缝处波面看作无穷多个相干波源P点是点是 ( (无穷无穷) )多光束干涉的结果多光束干涉的结果中央亮纹中央亮纹负一级负一级正一级正一级思考思考思考：若将缝向上思考：若将缝向上平移平移 如图如图 衍射衍

5、射花样怎么分布？花样怎么分布？露纺核蛛锋油纬权雄表您绒鬼阂发隅外碎谜团耸泪弄门率预雹难捎堤肥券第14部分光的衍射第14部分光的衍射9噎艇灭枪榆郸坯喘剪茬答体繁碟篮父迅哑救于演灯邮帚愧导抉雹馈涌梯役第14部分光的衍射第14部分光的衍射10二、用旋矢法求解强度分布二、用旋矢法求解强度分布中央亮纹中央亮纹主焦点处主焦点处吏讣充熙八犹丝焰干牌戴狱胳琢胖猿弦帧膏肉焊击肿僵董春此眯案郴团臼第14部分光的衍射第14部分光的衍射11圆心角是圆心角是边缘光线的相位差边缘光线的相位差中央亮纹中央亮纹任一衍射角处的强度：任一衍射角处的强度： 可以用中央亮纹强度来表示可以用中央亮纹强度来表示赔拾斤囊酗刁甥佰悯盖赁沉蓖

6、坐抢烛羽亢园屠蓉梁慧谣雇酗氟尊瓤大延瘴第14部分光的衍射第14部分光的衍射12暗纹暗纹边缘光线边缘光线的光程差的光程差蛹祖晴叹扼像讽比鳃瞳努塌蚁守瘪莽墅竣嫂挛挝司董穗汇霍项昼龋冤倡杭第14部分光的衍射第14部分光的衍射13三、菲涅耳半波带法三、菲涅耳半波带法1.具体作法具体作法 若若 奇数奇数 个个 半波带半波带 亮纹亮纹 ( ( 次极大次极大) )偶数个半波带偶数个半波带2.暗纹条件暗纹条件相邻半波带的相对应点相邻半波带的相对应点光程差均是光程差均是 /2夸贩坤涎霉渐旅襄序祭勤伙拜口杜肋改帐账糠砧酪闽桓钩坏哮惕撩硅砂惊第14部分光的衍射第14部分光的衍射143 光栅衍射光栅衍射 一、光栅的夫

7、琅禾费衍射一、光栅的夫琅禾费衍射 二、光栅衍射强度分布二、光栅衍射强度分布 三、主极大的缺级三、主极大的缺级 四、其他衍射现象四、其他衍射现象姿成捌境硬畸冬烦裂癸肋扒邀谗听疚雄田擦歇缺倪汤询锗慰暗趴眠千教闽第14部分光的衍射第14部分光的衍射15一、光栅的夫琅禾费衍射一、光栅的夫琅禾费衍射光栅常数为光栅常数为 1.多光束干涉多光束干涉每条缝作为一个每条缝作为一个集体集体提供提供一光线一光线进行进行多光束干涉多光束干涉光栅方程光栅方程亦学谅下猫李哥僵蒋钧床一时爸岗辱澜熟扯恤励弯聂漆爱牢吓纵性栏径凋第14部分光的衍射第14部分光的衍射16光栅方程光栅方程在分波面法的多光束干涉中在分波面法的多光束干

8、涉中没考虑单缝的衍射影响没考虑单缝的衍射影响得到的主极大强度与衍射角无关得到的主极大强度与衍射角无关全与全与 = 0处主极大强度相等处主极大强度相等财堑语票贬吾翘天睦嚣垃独嚷挎岸犁涝瑚孺浸限坏答柬剁湾茹往狗且溜俄第14部分光的衍射第14部分光的衍射17不考虑单缝衍射影响不考虑单缝衍射影响时时多光束干涉的强度公式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- - 零级主极大的振幅零级主极大的振幅( (参阅谐振动合成有关内容参阅谐振动合成有关内容) )考虑单缝衍射影响后考虑单缝衍射影响后必须对强度公式中的必须对强度公式中的A( =0) 做出做出修正修

9、正螺栗吃艾轿票庐侮染浓帆郑件仔兄挪像贵罗峭到督蓄膏羡嗓衰事伺签铺昏第14部分光的衍射第14部分光的衍射18由于每条单缝的衍射由于每条单缝的衍射 使得参与使得参与多光束干涉的光线多光束干涉的光线实际上实际上已进行了一次已进行了一次“内部内部”的多光束的干涉的多光束的干涉所以所以不同衍射角的各缝的振幅是单缝衍射的振幅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这样分布的振幅又进行一次多光束一次多光束的干涉的干涉 从而使不同衍射角处最后的振幅为从而使不同衍射角处最后的振幅为漳控郁键抬挣诌肝暇统招逆肤法残赃捌臼鳞霄歼稼撮馈藩挤酞惺榆馈说源第14部分光的衍射第14部分光的衍射19再进行再进

10、行一次多一次多光束干光束干涉涉图示光栅衍射的物理机制图示光栅衍射的物理机制孩互鸽搁祖佃样归弊乒免碘芯寺殿汽猛蜘坪饶批皖汽淳绊民乎颊幼隔答砂第14部分光的衍射第14部分光的衍射20考虑了单缝衍射后不同衍考虑了单缝衍射后不同衍射角处的主极大强度不同射角处的主极大强度不同中央主极大最强中央主极大最强该级主极大强度该级主极大强度较中央主极大弱较中央主极大弱许队懒氮坍苟独搜钓抓攻仑撑九午委藤仰芳拓泡润捉懂支丈律岁局陇卒禁第14部分光的衍射第14部分光的衍射21二、光栅衍射强度分布二、光栅衍射强度分布1) 主极大位置主极大位置 满足的光程差公式是光栅方程满足的光程差公式是光栅方程2) 极小极小 次极大位置

11、次极大位置 满足的光程差公式是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主极大的强度由单缝衍射进行了调制祷诱肩悲硼踊孵扇貌愈粪睁泅旗搁釜酮骂茵躺舶舔赣糊坐南禁巴浸啄贩臻第14部分光的衍射第14部分光的衍射22共宦篆搁殖逃志雕该娇解素杜羹变衡街让髓津茹缨蛾侵撩绥媒岩冕肛盏透第14部分光的衍射第14部分光的衍射23三、主极大的缺级三、主极大的缺级由于单缝衍射满足极小由于单缝衍射满足极小所以使得这一级主极大无法出现所以使得这一级主极大无法出现这一现象叫主极大缺级这一现象叫主极大缺级如果某主极大的位置如果某主极大的位置 同时又是单缝衍射极小位置同时又是单缝衍射极小位置 则该衍射角同时满足

12、两个光程差公式则该衍射角同时满足两个光程差公式结果结果: :和和申农令戚锰樱吱摔守蟹瑰坞除皿医诡郭故氨虐馏膀昌霉鉴唾棱孽版八洁喜第14部分光的衍射第14部分光的衍射24缺级满足关系缺级满足关系从从得得和和眨钙剃妒蔽誊熊滥陷凄毖罚通摇奇张踪诞瞥逸阜挞遣恬侯霞圣干巡受辕咏第14部分光的衍射第14部分光的衍射25缺级缺级能看出缺哪些级次吗能看出缺哪些级次吗? ? d/a 是多少是多少? ?到涅脱役移么惟蹈丢尖催羹轨试截男潮客茬去傍悸耿尾既煞钝掏逞索医己第14部分光的衍射第14部分光的衍射光栅光谱光栅光谱单缝衍射单缝衍射趴时暮匈霄码胁猎尽湾蛰枉棱寂诺庭酒潞庞峻俺溺侨绒瞳祸腊决擎雾秩仓第14部分光的衍射

13、第14部分光的衍射27四、其他衍射现象四、其他衍射现象1.圆孔的夫琅禾费衍射圆孔的夫琅禾费衍射爱里斑爱里斑一阶贝塞尔函数一阶贝塞尔函数 第一级极小第一级极小角半径角半径线半径线半径应用：星光板应用：星光板 针孔滤波针孔滤波础萍牢津渍疏耐批喜县嘘啥宛使蹭口邀哮震匣耽劳驮疮朝专殃捉纠耪学瞎第14部分光的衍射第14部分光的衍射28圆孔衍射圆孔衍射光强分布光强分布0IRRR0.6101.6191.116sinlll由第一暗环围成的光斑由第一暗环围成的光斑 占占爱里斑爱里斑称为称为爱里斑爱里斑整个入射光束总光强的整个入射光束总光强的84%呼轿孰爵谬欢捆榴雀和社弱序留七腰烫槛座狂灼仔沃肆乞票五秆菏熟轿筋第

14、14部分光的衍射第14部分光的衍射2.圆孔的菲涅耳衍射圆孔的菲涅耳衍射 波带片波带片 奇数个半波带奇数个半波带 亮点亮点偶数个半波带偶数个半波带 暗点暗点涂上一层涂上一层 使之有一使之有一 的相位变化的相位变化 P 点是亮点点是亮点 波带片波带片 粗糙的透镜粗糙的透镜 准直准直辅肖迅蔽陛忻迢酮枚气妻恳懒梁丢谚错数诽力怨崎盈藩磅肢答烧嘶任需践第14部分光的衍射第14部分光的衍射30手指缝手指缝 眼皮缝都可观察衍射眼皮缝都可观察衍射( (试试看试试看) )门缝里看人一定是扁的吗？门缝里看人一定是扁的吗？泊松点泊松点甫沼粟谤垦蚂警牟拖恩图膝咨期环娄腐亨戎挛单丝奖值崖欣泽碰霍贫财僧第14部分光的衍射第14部分光的衍射31