资源描述
,#,1.圆孔的夫琅禾费衍射的实验装置,孔径为,D,衍射屏,中央亮斑,(,艾里斑,),经圆孔衍射后,一个,点光源,对应一个,艾里斑,2.圆孔衍射的图样：,d,一.圆孔的夫琅禾费衍射,衍射图像：中央是个明亮的圆斑（称作艾里斑），外围是一组明暗相间的同心圆。,衍射斑（爱里斑）的光能量占通过圆孔的总光能量的,84%,，其余,16%,分布在周围明环上。,第,1,页,/,共,16,页,3.艾里斑的角宽度：,第一级暗环,的衍射角满足,0,为第一级暗纹的衍射角，称为艾里斑的半角宽。衍射斑半角宽度,0,很小时,式中,D=2R,为圆孔的直径，若,f,为透镜,L,2,的焦距，则,艾里斑的半径为：,艾里斑的角宽度为：,波动光学：,物点,像斑,一一对应,第,2,页,/,共,16,页,第,3,页,/,共,16,页,由于衍射，一个物点通过光学仪器成像时，像点不再是几何点，而是一个有一定大小的衍射斑。,点物,S,象S,可分辨两个物点的成像：,当两个物点距离足够小时，就存在能否分辨的问题。,二.光学仪器的分辨本领,1.问题的提出：,第,4,页,/,共,16,页,瑞利判据,:,对于两个等光强的非相干物点,如果一个像斑中心恰好落在另一像斑的边缘,(,第一暗纹处,),则此两像被认为是刚好能分辨,.,此时两像斑中心角距离为,最小分辨角，,记为：,在光学中,光学仪器的最小分辨角的倒数叫做,分辨本领,.,2.瑞利判据,第,5,页,/,共,16,页,可分辨,刚可分辨,不可分辨,【瑞利判据动画演示】,第,6,页,/,共,16,页,【瑞利判据动画演示】,第,7,页,/,共,16,页,因为仪器分辨本领（分辨率）等于,光学仪器的最小分辨角的倒数。,即：,所以提高分辨率的途径：,b,、增大孔径,D,。（望远镜）,a,、减小工作波长,。（电子显微镜）,当加速电压为,50,100,千伏时，电子束波长约为,0.0037,0.0053,纳米；透射式电子显微镜的分辨率约为,0.3,纳米,(,人眼的分辨本领约为,0.1,毫米,),，而目前分辨率已达到,0.6,埃,。,3.提高仪器分辨率的途径,第,8,页,/,共,16,页,显微镜：,望远镜：,不可选择，可,D,不会很大，可,思考：如何提高仪器分辨率？,提高光学仪器的放大倍数能提高角分辨率吗？,第,9,页,/,共,16,页,视网膜上衍射图样衍射斑,的半角宽度,应用瑞利判据，当两光源恰好能分辨时,这时,两点光源对瞳孔的张角,n,0,=1,n=1.33,D,当两光源对瞳孔的张角为,0,时，由于前房液和玻璃状液的折,射，两光线在眼睛中的夹角为,，由,n,0,0,=,n,，即,0,=,n,4.眼晴的分辨率,第,10,页,/,共,16,页,第,11,页,/,共,16,页,则眼睛的最小分辨角为：,【例1】,在通常亮度下，人眼的瞳孔直径约为3mm，视觉感受的最灵敏的光波波长为 550 nm.,解：,由题意有：,求：,人眼的最小分辨角为多大？,三.解题举例,第,12,页,/,共,16,页,解：,人眼最小分辨角：,【例2】,在正常的照度下，设人眼瞳孔的直径为3mm，而在可见光中，人眼最灵敏的是波长为550nm的绿光，问：,（1）人眼的最小分辨角多大？（2）若物体放在明视距离25cm处，则两物体能被分辨的最小距离多大？,（,1,）,人眼瞳孔直径,D=3mm,，光波波长,=5.510,-5,cm.,（,2,）,设两物点相距为,x,，它们距人眼距离,L=25cm,恰能分辨时，有：,第,13,页,/,共,16,页,【例4】,设人眼在正常照度下的瞳孔直径约,3 mm,，而在可见光中，人眼最敏感的波长为,550nm,，问：,(1),人眼最小分辨角是多大？,(2),若物体放在明视距离,25cm,处，那么两物点相距为多远时恰能被分辨？,(2),设两物点相距为,d,，则人眼的最小分辨角为,所以两物点相距,0.0 5 5 mm,时恰能被分辨,。,解,(1),人眼的最小分辨角为：,则有：,第,14,页,/,共,16,页,【例5】,用一望远镜观察天空中两颗星，设这两颗星相对于望远镜所张的角为,4.84 10,-6,rad，由这两颗星发出的光波波长均为,550nm。若要分辨出这两颗星，试求所用望远镜的口径至少需要多大？,解,两星的角,距离,必须大于最小分辨角才能分辨，即,第,15,页,/,共,16,页,眼睛的最小分辨角为,设人离车的距离为,S,时,，,恰能分辨这两盏灯,.,取,在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距,120 cm,，设夜间人眼瞳孔直径为,5.0 mm,，入射光波为,550 nm,.,【例3】:,人在离汽车多远的地方，眼睛恰能分辨这两盏灯？,求,:,解,:,d,=120 cm,S,由题意有,观察者,第,16,页,/,共,16,页,
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