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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,*,第 4 章 光 的 衍 射,1 光的衍射,2 单缝的夫琅禾费衍射,3 光栅衍射,4 光学仪器的分辨本领,5 X,射线的衍射,1,1 光的衍射,一、衍射现象分类,二、惠-菲原理,2,一、衍射现象分类,衍射：光线偏离原来直线传播的方向,进入几何阴影区,光源,衍射物,观察屏,衍射花样,图1,3,图,2,1.菲涅耳衍射,2.夫琅禾费衍射,光源,衍射物,观察屏,衍射花样,图1,4,几何投影区,菲涅耳衍射区,夫朗禾费衍射区,图示光通过小孔的衍射,结论:几何光学是波动光学的近似,5,二、惠-菲原理,1,),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,概括为：,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,菲涅耳发展了惠更斯原理,从而深入认识了衍射现象,6,A.J.菲涅耳,2 单缝的夫琅禾费衍射,一、实验装置及花样,二、用旋矢法求解强度分布,三、菲涅耳半波带法,8,一、实验装置及花样,单缝处波面看作无穷多个相干波源,P点是,(,无穷,),多光束干涉的结果,中央亮纹,负一级,正一级,思考,思考：若将缝向上平移 如图 衍射花样怎么分布？,9,10,二、用旋矢法求解强度分布,中央亮纹,主焦点处,11,圆心角是,边缘光线的相位差,中央亮纹,任一衍射角处的强度：,可以用中央亮纹强度来表示,12,暗纹,边缘光线的光程差,13,三、菲涅耳半波带法,1.具体作法,若,奇数 个 半波带,亮纹(次极大),偶数个半波带,2.暗纹条件,相邻半波带的相对应点,光程差均是,/2,14,3 光栅衍射,一、光栅的夫琅禾费衍射,二、光栅衍射强度分布,三、主极大的缺级,四、其他衍射现象,15,一、光栅的夫琅禾费衍射,光栅常数为,1.多光束干涉,每条缝作为一个,集体,提供,一光线,进行,多光束干涉,光栅方程,16,光栅方程,在分波面法的多光束干涉中,没考虑单缝的衍射影响,得到的主极大强度与衍射角无关,全与,=0,处主极大强度相等,17,不考虑单缝衍射影响,时,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,-零级主极大的振幅,(参阅谐振动合成有关内容),考虑单缝衍射影响后,必须对强度公式中的,A,(,=0),做出,修正,18,由于每条单缝的衍射 使得参与,多光束干涉的光线,实际上,已进行了一次“内部”的多光束的干涉,所以,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,一次多光束,的干涉,从而使不同衍射角处最后的振幅为,19,再进行一次多光束干涉,图示光栅衍射的物理机制,20,考虑了单缝衍射后不同衍射角处的主极大强度不同,中央主极大最强,该级主极大强度较中央主极大弱,21,二、光栅衍射强度分布,1)主极大位置 满足的光程差公式是光栅方程,2)极小 次极大位置 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,22,23,三、主极大的缺级,由于单缝衍射满足极小,所以使得这一级主极大无法出现,这一现象叫主极大缺级,如果某主极大的位置,同时又是单缝衍射极小位置,则该衍射角同时满足两个光程差公式,结果:,和,24,缺级满足关系,从,得,和,25,缺级,能看出缺哪些级次吗?,d/a,是多少?,光栅光谱,单缝衍射,27,四、其他衍射现象,1.圆孔的夫琅禾费衍射,爱里斑,一阶贝塞尔函数,第一级极小,角半径,线半径,应用：星光板 针孔滤波,28,圆孔衍射,光强分布,0,I,R,R,R,0.610,1.619,1.116,sin,l,l,l,由第一暗环围成的光斑 占,爱里斑,称为,爱里斑,整个入射光束总光强的,84,%,2.圆孔的菲涅耳衍射 波带片,奇数个半波带,亮点,偶数个半波带,暗点,涂上一层 使之有一,的相位变化,P,点是亮点,波带片,粗糙的透镜 准直,30,手指缝 眼皮缝都可观察衍射,(,试试看,),门缝里看人一定是扁的吗？,泊松点,31,
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