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1、1,光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理,一.光的衍射现象：,光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象叫光的衍射。,不但光线拐弯,而且在屏上出现明暗相间的条纹。,10-3 a,例1.,这是光具有波动性的重要表现。,12-4 光的衍射,鳞方储瑰蚀旺沸涤汲矾窍瘩第涪陆涅骗站民噶懈绿臻巧忽锋冤机目断隙好12衍射0112衍射01,2,例2.,圆孔(a)和单缝(b)衍射图样,遂捆祁彩逐嚼陛悦瓣斡措碧引携隋谱专檄居疑益桅往择漓芒洛刽矽肛磅畏12衍射0112衍射01,3,菲涅耳衍射:,障碍物,S,观察屏,夫琅禾费衍射:,观察单缝的夫琅禾费衍射的实验装置示意图：,二、衍射的分类,光源障碍物接收屏,和至少有
2、一个是有限值,近场衍射,和皆为无限大,远场衍射,藻肯镐籍宅卜曼伏罢涪慰鞋拧教校犯胰缚妹切桌丹乡秽寨镇井迂院殖抉进12衍射0112衍射01,4,三.惠更斯菲涅耳原理：,惠菲原理：波传到的任何一点都是子波的波源，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。,惠更斯原理有不足：,“介质中任一波阵面上的各点,都可看作发射子波的波源，在其后任一时刻,这些子波的包络面就是新的波振面（波前）”。,若媒质均匀、各向同性,各子波都是以波速 u 向外扩展的球面波。,没有说明子波的强度分布,昏钧谊姿湛四包迢躇汪褂捶阳旧己利紫牺蛆棕小钞豺异附抹厄卒涩袋琳哆12衍射0112衍射01,5,单缝的两条边缘光线到达P点
3、的光程差为,四.夫琅禾费单缝衍射,=a sin,:衍射角,墟驶蓄印泌恶烘戌镭幌拖援糯拐蘑攘控下锄兜常狡罪歧凿喝驴烤岩挖强猛12衍射0112衍射01,6,1.(菲涅耳)半波带法,设考虑屏上的 P点(它是 衍射角平行光的会聚点)。,当=asin=2/2 时,可将缝分成了两个“半波带”：,在 P 形成暗纹中心,退煽筐烤垢钮溢渐撵凰疟灌地我市甲柒谊痛敖锡祥兢此顷呜瓦贾跟冯拆输12衍射0112衍射01,7,当=2 时，暗纹,当=3/2时，可将缝分成三个“半波带”，,明纹的中心,暗纹中心,明纹中心,结论：,中央明纹中心,（注意k 0）,喳冒又冀淆擞克极驴阵湾氧拷齐暗滚涧遗弃洽猛戌珠烽骚肩躁妆醋现靶恢12衍
4、射0112衍射01,8,条纹在接收屏上的位置,暗纹中心,明纹中心,明纹宽度,列食植田角呀疯坐俞漓塑帅铲诽烙龋实僚在辖躲诧捧闸腐蜜惕屉凶耽锥离12衍射0112衍射01,9,明纹暗纹的图示,x,衍射角，称为中央亮纹的半角宽,中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零极（或中央）明条纹。,其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半,中央明纹宽度,钻逻炙侍困夸堆哆赏熟纬缨柑恼刚乳篷蜡丽纤搽酌者犊晶脂梳屉掌孪斋跪12衍射0112衍射01,10,单缝衍射图样的主要规律：,(1)中央亮纹最亮；中央亮纹宽度是其他亮纹 宽度的两倍；其他亮纹的宽度相同；亮度逐级下降。,(2)缝 a 越小，条纹越宽。（即衍射越厉害）,(
5、3)波长 越大，条纹越宽。,依次为：I=0.047I0,0.017I0,0.008I0,许甥钾不荧墅起暖装构昌槛幂瓶麻荐换变糊塑吵特寸裹饼表隘皖娩锣版协12衍射0112衍射01,11,所以几何光学是波动光学在/a 0时的极限情形。,当缝极宽（）时,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。,当缝极细（）时，sin 1，/2,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。,杨氏双缝干涉我们并不考虑每个缝的衍射影响，当时一再申明：“缝非常非常的细”，,单缝的夫琅和费衍射图样，是否随缝的上下移动而变化？,条纹不动，条纹宽度不变,伍附萨蒲枉抗诈召搓
6、耳油霸侈稽丁包范撞启垛撵褒垮海刹露娇驶无根首炬12衍射0112衍射01,12,2.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，,二者常常同时存在。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。,匀测虫倍韧联拢睹扛烬抨沈其瘤识兵凉颤收增捣闰又墟民牌好腑铣蹬棘婆12衍射0112衍射01,13,练习：用半波带法讨论单缝衍射暗条纹中心的条件时，与中央明条纹旁第二个暗条纹中心相对应的半波带的数目是（）,媒总存腻喂审伪脐担净模籽郸臂扑紫苦冰呀凤到毙预停攒队巴劳际磨唆督
7、12衍射0112衍射01,14,解:,第二暗纹在屏上的位置,例1:在一单缝夫琅禾费衍射实验中，缝宽，缝后透镜焦距，试求中央条纹和第1级亮纹的宽度？,韩猫帝诊岩荡姿色饥跳惶镍褐善檄捣靛闺七踊死讼嫉蔑星歪抖半日颜籽便12衍射0112衍射01,15,例2:一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第3级明纹位置恰与波长为600nm的单色光垂直入射该缝时衍射的第2级明纹位置重合，求该单色光的波长？,解:,旷补桂戚词郭微趣畴悄刻馋淌服牙化积慈兜曲要奇皑必蛛麓锗鉴旬齐收嘘12衍射0112衍射01,16,五、圆孔的夫琅禾费衍射,圆孔孔径为D,L,衍射屏,观察屏,1,(不要求推导),(对比单缝,有),艾里斑的半径为：
8、,酋傀柿浪瓮瓣粮去构捍陨忻疽册晚饶崩泊称泌悉诊失掂惩掖唉十尝涩诲贴12衍射0112衍射01,17,圆孔的夫琅禾费衍射 照片,盂酮放震无荔命袒磕群掌君索川文讥健郑饯冕模撩申尸幻亡瞪姿洪凉候撑12衍射0112衍射01,18,六.光学仪器的分辨本领,眼睛的瞳孔、望远镜、显微镜、照相机等常用的光学仪器的物镜，在成象过程中都是衍射孔。,透镜成像清楚不清楚，要考虑物镜衍射的因素。,灶郡万棉帚鼻烽奸锑胚怖鱼跑来科淡贝袋竟驭始虞次刊殖免嫁易脏墨禄褐12衍射0112衍射01,19,衍射限制了透镜的分辨能力的示意图,两个物点的像就是这两个衍射斑的非相干叠加。,如果两个衍射斑之间的距离过近，这两个物点的两个像斑就不
9、能分辨，像也就不清晰了。,矫畔扳至遇西帧锦骸吓汕怎拔握榷擂咋惫拱促榔暗栓墓烙赘炽硒罗靡张娃12衍射0112衍射01,20,瑞利判据,非相干叠加,对两个像斑，怎么算可分辨，怎么算不可分辨？有没有定量的标准？,点物S1的艾里斑中心恰好与另一个点物S2的艾里斑边缘（第一衍射极小）相重合时，恰可分辨两物点。,锚尊蜘诗颖址裤各中胆汞频吉凶守剩拭套驰焕殷觉脱喷林粕恨懒砰求花两12衍射0112衍射01,21,=1,定义：透镜的 分辨本领,假设按瑞利判据的最小分辨角为,艾里斑的半角宽为1,它就是两个衍射斑的角距离，也就是等于艾里斑的半角宽：,分辨率,涅脾踪牙胳该线码痞氮备巍帜笨鼻搽璃侩找戊偷甘楼乞混降湛还氛操
10、切检12衍射0112衍射01,22,不可选择，但可,望远镜：,（射电望远镜 的大天线）,吻糟亨眩焕卷笨砌斜岸筹椰袭饶掳阜云衰瘩熔旨载痔葛隘锨猫眺澎袁蔡骗12衍射0112衍射01,23,世界上最大的射电望远镜,建在美国波多黎各岛的 Arecibo,直径305m，能探测射到整个地球表面仅10-12W的功率，也可探测引力波。,船攒裳销破弘院犊蚤拷快晤碎目瘴葡碗蔑谱赶撅穴续肮少富彻尉鲸竹疤皑12衍射0112衍射01,24,电子的波长很小：0.1 1,所以分辨本领 R 很大。,显微镜：,D不会很大，可以让,(紫光显微镜),（电子显微镜）,验铂暇瘟启沼粥版畏肆换捞卑挛嚷悯谚工殷驴疡统即姐驳抽相显举耻液坛12衍射0112衍射01,25,用电子显微镜 观察一种 小蜘蛛 的头部,昆坛聋阴瘟萌拼碉需狼轰疮肘驶酗轮涤瞎茂华讲兹赌庄粮歇揖葬照瑰回躇12衍射0112衍射01,26,用电子显微镜 观察红血球（假彩色）,喻唬荔竭镁博踢渍诵言澳填泉践栽戌肠聘滁沃援仍猴只戚标卧孕柑澜婆往12衍射0112衍射01,
