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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,*,夫琅禾费单缝衍射PPT讲座,一 实验装置和衍射图样的特点,S,*,f,f,b,透镜,L,透镜,L,p,A,缝平面,观察屏,0,装置如图,图样特点,中央有一条特别明亮的亮条纹,两侧排列着强度极小的亮条纹，相邻两两条问纹间还有一条暗纹。,两侧的亮条纹等宽，中央亮条纹的宽度是两侧的二倍。,二.强度的计算,惠更斯,-,菲涅尔积分公式,菲涅尔半波带法,P,点的光强取决于狭缝上各子波源到此的光程差。光强分布？,为缝边缘两条光线在,p,点的光程差,为衍射角,设考虑屏上的,P,点,(它是,衍射角为,平行光的会聚点,)：,当,=0,时,P,在,O,点,为中央亮纹的中心；这些平行光到达,O,点是没有相位差的。,当,时,相应,P,点上升，各条光线之间产生了相位差，所以光强减小；,到什么时候光强减小为零呢?或者说,第一暗纹的,是多大呢?,S,*,f,f,b,透镜,L,透镜,L,p,A,B,缝平面,观察屏,0,菲涅耳半波带法,当 光程差,=,b,sin,=,=,2,/2,时,如图所示，可将缝分成了两个,“,半波带”：,两个“半波带”上相应的光线,1与1,在,P,点的相位差为,，,-衍射角.,a,1,2,B,A,半波带,半波带,1,2,/2,半波带,半波带,1,2,1,2,所以两个“半波带”上发的光，在,P,点,处干涉相消，,就形成第一条暗纹。,两个“半波带”上相应的光线,2与2,在,P,点的相位差为,，,当,= 2,时，,可将缝分成四个“半波带”，,它们发的光在,P,处两两相消，又形成暗纹,当,再,，,=3,/2,时，,可将缝分成三个“半波带”，,a,/,2,B,A,a,B,A,/,2,其中两个相邻的半波带发的光在,P,点处干涉相消，,剩一个“半波带”发的光在,P,点处合成，,P,点,处即为,中央亮纹旁边的那条亮纹的中心。,菲涅耳半波带的数目决定于,对应沿,方向衍射的平行光狭缝，波阵面可分半波带数,1、,k,由,b,、,、,确定。,2、,k,不一定是整数。,三、单缝衍射明暗条纹条件,暗纹,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。,由半波带法可得明暗纹条件为：,中央明纹中心,四、衍射图样的特点,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。,1,中央亮纹的半角宽,明纹暗纹的图示,x,f,（,1,）明纹宽度,中央明纹,中央明纹：两个一级暗纹间的距离，,为1 级暗纹对应的衍射角,上式为中央明纹角宽度,中央明纹,x,O,中央明纹线宽度,其他明纹宽度,总结：,中央亮纹的边缘对应的衍射角,1,，称为,中央亮纹的半角宽,中央明纹(中心),其他明纹(中心),而,暗纹(中心),（,注意,k, 0,）,（,注意,k, 0,）,中央明纹线宽度,其他明纹位置,其他明纹,线,宽度,（,2,）中央亮纹最亮，其宽度是,其他亮纹的两倍；,其他亮纹的宽度相同；,亮度逐级下降（为什么？)。,(,3),缝,a,越小，条纹越宽。,(,4),波长,越大，条纹越宽。,屏幕,屏幕,sin, /,a,0,-/,a,-2/,a,-3/,a,2/,a,3/,a,条纹散开了,狭缝宽窄,对衍射条纹的,影响,光通量减少，清晰度变差。,b,分析与讨论：,1,. 极限情形：,几何光学是波动光学在,/,a,0,时的极限情形。,当缝极宽 时，,各级明纹向中央靠拢，,密集得无法分辨，只显出单一的亮条纹，,这就是单缝的几何光学像。,此时光线遵从直线传播规律。,回忆：在讲杨氏,双缝干涉时,我们并不考虑每个缝的衍射影响。,当缝极细（ ）时，,sin,1,1,，,1,/2,I,衍射中央亮纹的两端延伸到很远很远的地方,屏上只接到中央亮纹的一小部分(较均匀),当然就看不到单缝衍射的条纹了。 这就是我们,前面只考虑干涉，不考虑缝的衍射的缘故。,2,.干涉和衍射的联系与区别：,从本质上讲干涉和衍射都是波的相干叠加，没有区别。,通常,：干涉指的是,有限多的,子波,的相干叠加，,衍射指的是,无限多的,子波,的相干叠加，,例如，,不是极细缝,情况下的双缝干涉，就应该既考虑双缝的干涉，又考虑每个缝的衍射。,二者常常同时存在。,
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