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医学物理8衍射07省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第八章第八章 波动光学波动光学一、光衍射现象第二节 光衍射光在传输过程中碰到障碍物(其线度与光波长相近),能够绕过障碍物边缘前进,这种偏离直线传输现象称为光衍射(diffraction of light)。第1页第八章第八章 波动光学波动光学圆孔衍射圆孔衍射单缝衍射单缝衍射*光衍射现象光衍射现象*第2页第八章第八章 波动光学波动光学v 衍射分类菲涅耳衍射:光源和接收屏距离障碍物为有限远。夫琅禾费衍射:光源和接收屏距离障碍物为无限远。光源障碍物光源障碍物接收屏第3页第八章第八章 波动光学波动光学二、惠更斯 菲涅耳原理惠更斯惠更斯(christiaan Huygens 16291695)菲涅耳菲涅
2、耳(Augustin-Jean Fresnel 17881827)第4页第八章第八章 波动光学波动光学 介质中波动传输到各点都能够看作是发射子波波源,而在其后任意时刻,这些子波包络就是新波前.平平 面面 波波惠更斯原理平平 面面 波波第5页第八章第八章 波动光学波动光学惠更斯惠更斯 菲涅尔原理菲涅尔原理:波阵面上面元:波阵面上面元 (子波波源子波波源)菲涅尔指出菲涅尔指出 从同一波前上各点发出子波,经传从同一波前上各点发出子波,经传输而在空间某点相遇时,也将相互叠加而产生干涉输而在空间某点相遇时,也将相互叠加而产生干涉.子波在子波在 点引发振动振幅点引发振动振幅 并与并与 相关相关.:时刻波阵
3、面时刻波阵面 *第6页第八章第八章 波动光学波动光学惠更斯理论波阵面上各点都看成是子波波源能定性解释光传输方向问题菲涅耳补充波场中各点强度由各子波在该点相干叠加决定能定量解释衍射图样中强度分布第7页第八章第八章 波动光学波动光学夫琅禾费(Joseph von Fraunhofer)17871826三、单缝衍射试验室实现夫琅禾费衍射光源障碍物接收屏第8页第八章第八章 波动光学波动光学 1 装置和光路衍射角衍射角(衍射角衍射角diffraction angle)diffraction angle)第9页第八章第八章 波动光学波动光学2 菲涅尔半波带法把单缝波面分成若干个波带,各波带面积相等,相邻波
4、带对应点发出衍射角为 光,抵达P点光程差为/2a2BA半波带半波带半波带半波带12/2/2半波带半波带半波带半波带1212当 时,可将缝分为两个“半波带”,两个“半波带”上发光在P处干涉相消形成暗纹。第10页第八章第八章 波动光学波动光学当 ,可将缝分成三个“半波带”,P处近似为明纹中心a/2/2BAa/2/2BA当 时,可将缝分成四个“半波带”,P处形成暗纹。半波带个数与衍射角相关,取决于单缝两边缘处衍射光线光程差第11页第八章第八章 波动光学波动光学 3 衍射图样分布规律(暗纹)(明纹)(介于明暗之间)中央明纹中心01(3)1(2)2(4)个半波带个半波带 个半波带个半波带第12页第八章第
5、八章 波动光学波动光学4 4 光强分布(暗纹暗纹暗纹暗纹)(明纹明纹明纹明纹)第13页第八章第八章 波动光学波动光学5讨论(1)第一暗纹距中心位置第一暗纹距中心位置第一暗纹衍射角第一暗纹衍射角(暗纹暗纹暗纹暗纹)(明纹明纹明纹明纹)第14页第八章第八章 波动光学波动光学(3)条纹宽度(相邻条纹间距)条纹宽度(相邻条纹间距)除了中央明纹外其它除了中央明纹外其它明纹、暗纹宽度明纹、暗纹宽度(2)中央明纹中央明纹(两暗纹间)两暗纹间)中央明纹宽度中央明纹宽度(暗纹暗纹暗纹暗纹)(明纹明纹明纹明纹)第15页第八章第八章 波动光学波动光学 越大,越大,1 1越大,越大,衍射效衍射效应越显应越显著著.入射
6、波长改变,衍射效应入射波长改变,衍射效应怎样改变怎样改变?第16页第八章第八章 波动光学波动光学假如用白光做光源,中央为白色明条纹,其两侧各级都为彩色条纹。第17页第八章第八章 波动光学波动光学 单缝宽度改变,中央明纹单缝宽度改变,中央明纹宽度怎样改变?宽度怎样改变?第18页第八章第八章 波动光学波动光学 一定,一定,越大,越大,越大,衍射效应越显著越大,衍射效应越显著.光直线传输光直线传输a 增增大大,减减小小 一定一定衍射最大衍射最大第一暗纹衍射角第一暗纹衍射角a 减减小小,增增大大几何光学是波动光学在 a 时极限情况。第19页第八章第八章 波动光学波动光学 例例1 设有一单色平面波斜射到
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