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1、1,第 14 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,2,1 光的衍射 一、衍射现象分类 二、惠-菲原理,3,一、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,衍射物,衍射花样,图1,4,图2,1.菲涅耳衍射,2.夫琅禾费衍射,5,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,6,二、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
2、认识了衍射现象,8,2 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,9,一、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：若将缝向上平移 如图 衍射花样怎么分布？,10,11,二、用旋矢法求解强度分布,中央亮纹,12,圆心角是,边缘光线的相位差,任一衍射角处的强度：,可以用中央亮纹强度来表示,13,暗纹,14,三、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/2,15,3 光栅衍射 一、光栅的夫琅禾费衍射 二
3、、光栅衍射强度分布 三、主极大的缺级 四、其他衍射现象,16,一、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,17,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,18,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,19,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
4、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,20,再进行一次多光束干涉,图示光栅衍射的物理机制,21,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,22,二、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,23,24,三、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,25,缺级满足关系,从,得,和,能看出缺哪些级次吗?d/a 是多少?,27,光栅光谱,单缝衍射,28,四、其他衍射现象1.圆孔的夫琅禾费衍射,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,圆孔衍射光强分布,由第一暗环围成的光斑 占,称为爱里斑,整个入射光束总光强的84%,30,2.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,P 点是亮点 波带片 粗糙的透镜 准直,31,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,
