光学3-1基础物理课堂讲稿下第十六讲.ppt

第三章光的衍射第十六讲 3 1衍射现象 3 2惠更斯 菲涅耳原理 3 3夫琅禾费单缝衍射 3 4夫琅禾费园孔衍射和光学仪器的分辨本领 3 5衍射光栅 3 6X射线衍射 3 7全息术原理 3 8相衬显微镜 3 9纹影法 3 10傅里叶光学大意 1904瑞利 英 1914劳厄 法 1895伦琴 德 问题 声波波长 0 01655m 16 55m 无线电波波长 10 3m 107m X射线波长 10 11m 10 8m 屋内能听见屋外人的讲话 电梯内手机仍能收到信号 平常无衍射现象 可见光波长 障碍物 1mm 平行光 非平行光 可说明波的折射定律等 不能说明衍射的光强分布等 杨氏双缝干涉启发下 历史故事小插曲 十九世纪初 波动学派 微粒学派 法国科学院悬赏征求光衍射的数学分析论文 波阵面上各次波是相干的 惠更斯 菲涅耳原理 1815 菲涅耳提交法国科学院 五人委员会审查此论文 3 3夫琅禾费单缝衍射 衍射装置 障碍物K两边都是平行光 强度分布公式 矢量图解法 而光强 显然 式中 I0是 0中央光强 强度分布讨论 夫琅禾费单缝衍射强度分布公式 暗纹位置 亮纹位置 I sin 求导为零作图可得 见下页 令 亮纹位置 证毕 超越方程 暗纹级次 物理解释 缝内各路光到达0点 中央 属等光程 次极大弱亮 主极大最亮 物理解释 所有光叠加 最亮 结论 直线条状形 主极大条纹宽度 次极大条纹宽度 条纹移动 缝宽b 缝宽b 缝宽b 单缝上下平行移动 平行光聚焦一点 主极大条纹不动 各级条纹不动 白光入射 中央白光条纹 红光在外 紫光在内 混乱区 光强弱 单色光入射 白光入射 例题 在何处紫光暗纹与红光暗纹重叠 解 光源上下移动 光源向下移动 条纹整体向上移动 光源向上移动 条纹整体向下移动 对于第k级暗纹 1与2光程差 暗纹位置 3 4夫琅禾费圆孔衍射和光学仪器的分辨本领 夫琅禾费园孔衍射 圆孔衍射 方孔衍射 爱里斑半角宽度 爱里斑直经 可分辨 刚可分辨 不可分辨 瑞利判据 点光源中央衍射亮斑中心恰好与另一点光源的第一衍射极小 暗纹 相重合 瑞利判据 精确值 细研究有价值 采用积分法计算爱里斑直径的精确值 由透镜等光程特性 EF上各点衍射 到P点属等光程 注 为面元dS到p与A到P的光程差 设A处面元dSA光振动传播到P点的光振动为 则园孔平面内任意面元dS光振动传播到P点的光振动为 n阶贝塞尔函数 0阶 伽马函数 对m求导取极值得 园孔直经d 2a 爱里斑半角宽度 成像仪器最小分辨角 最小分辨两物间距 人眼最小分辨角 参考书 1 赵凯华 钟锡华 光学 上册2 毌国光 战元令 光学 作业 3 2 3 4 3 6