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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,1、光,的衍射现象,12-7 光的,衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理,1,菲涅耳衍射,菲涅耳衍射是指当光源和观察屏，或两者之一离障碍物（衍射屏）的距离为,有限远,时，所发生的衍射现象。,光源,观察屏,衍射屏,菲涅耳衍射,2、菲涅耳衍射,和夫琅禾费衍射,2,夫琅禾费衍射,夫琅禾费衍射指光源和观察屏离障碍物的距离均为,无限远,时，所发生的衍射现象。,*,S,p,1,衍射屏,观察,屏,光源,夫琅禾费衍射,3,波在传播过程中，同一个波阵面上的各点都是新的波源，并向空间发出子波，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。,P,d,E(P,),r,Q,d,S,S,：倾斜因子,沿原波传播方向的子波振幅最大！,3、,惠更斯,菲涅耳原理,4,子波不能向后传播,惠更斯-菲涅耳原理的数学表示：,5,12-8 单,缝的夫琅禾费衍射,1,、,单缝的夫琅禾费衍射,：,缝宽,S: 单色线光源,*,S,f,f,a,透镜,L,透镜,L,p,A,B,缝平面,观察屏,0,:,衍射角,光路图：,6,中央明纹(中心),单缝的两条边缘光束,A,P,和,B,P,的光程差，可由图示的几何关系得到：,*,S,f,f,a,p,A,B,0,光程差的计算,7,a,1,2,B,A,半波带,半波带,1,2,相邻两个半波带上对应点发的光在,P,处光程差为,/2,，相位相差,，,干涉相消形成暗纹。,/2,半波带,半波带,1,2,1,2,当,时，可将缝分为两个“半波带”,1.,菲涅耳半波带法,在波阵面上截取一个,条状带,，使它上下两边缘发的光在屏上,P,处的,光程差,为,，此带称为半波带,。,/2,衍射图样的讨论,8,(,P,处近似为明纹中心),a,/2,B,A,a,B,A,/2,(,P,处干涉相消形成暗纹),*,S,f,f,a,p,A,B,0,当,时,可将缝分成三个“半波带”,当,时,可将缝分成四个“半波带”,9,暗纹,明纹(中心),中央明纹(中心),上述暗纹和中央明纹(中心)的位置是准确的，其余明纹中心的实际位置较上稍有偏离。,2.,明暗纹条件,由半波带法可得,明暗纹条件为,：,10,衍射图样,衍射图样中各级条纹的相对光强如图所示.,/,a,-(,/,a,),2(,/,a,),-2(,/,a,),0.047,0.017,1,I,/,I,0,0,相对光强曲线,0.047,0.017,sin,中央极大值对应的明条纹称 中央明纹。,中央极大值两侧的其他明条纹称 次极大。,中央极大值两侧的各极小值称暗纹。,11,明纹宽度,x,I,0,x,1,x,2,衍射屏,透镜,观测屏,x,0,f,1,A,.,中央明纹,当,时，,1,级暗纹对应的衍射角,由,得：,12,角宽度为,线宽度为,x,I,0,x,1,x,2,衍射屏,透镜,观测屏,x,0,f,1,B.,次极大,前提仍然是,很小,明纹宽度,13,缝宽,变化对条纹的影响,知，缝宽越小，条纹宽度越宽,，此时屏幕呈一片明亮；,I,0,sin,几何光学是波动光学在,/a,0,时的极限情形,，,此时,屏幕,上,只显出单,一的明条纹,单缝的几何光学像。,当,时,，,当,时,，,由,14,波长,对条纹宽度的影响,波长越长，条纹宽度越宽。,仍由,知,15,*例,水银灯发出的波长为,546nm,的绿色平行光，垂直入射于,宽0.437mm,的单缝，缝后放置一焦距为,40cm,的透镜，试求在透镜焦面上出现的衍射条纹中央明纹的宽度。,解：,两个第一级暗纹中心间的距离即为中央明纹 宽度，对第一级暗条纹（k=1)求出其衍射角,中央明纹的角宽度,式中 很小,16,透镜焦面上出现中央明纹的宽度,中央明纹的宽度与缝宽a成反比，单缝越窄，中,央明纹越宽。,17,思考题,在单缝夫琅禾费衍射实验中，试讨论下列情况衍射图样的变,化：,（1）狭缝变窄；（2）入射光的波长增大；（3）单缝垂直,于透射光轴上下平移；（4）线光源S垂直于透射光轴上下平,移；（5）单缝沿透镜光轴向观察屏平移。,暗纹,明纹,中央明纹宽度：,次极大明纹宽度：,18,小结,了解光的衍射现象，理解衍射现象产生的原因。,理解惠更斯菲涅耳原理的基本内容。,理解对夫琅和费单缝衍射现象的半波带分析法及结论。,掌握单缝夫琅禾费衍射明纹和暗纹分布的规律，能分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。,新的光源,子波,干涉,波阵面,暗纹,明纹,中央明纹宽度：,次极大明纹宽度：,19,作业,12-27， 12-28， 12-29,20,
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