光衍射夫朗禾费.pptx
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1、引子引子8 8 光的衍射现象光的衍射现象 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理纯粹衍射纯粹衍射准衍射准衍射干涉的衍射干涉的衍射1.1.光的衍射现象光的衍射现象光在传播过程中能绕过障碍物的边缘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而偏离直线传播的现象特征:特征:光不仅能绕过障碍物传播,光不仅能绕过障碍物传播,而且还能产生明暗相间的条纹而且还能产生明暗相间的条纹8 8 光的衍射现象光的衍射现象 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理光的缝衍射光的缝衍射光的孔衍射光的孔衍射惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理在波的传播过程中,在波的传播过程中,波阵面(波阵面(波前波前)上的每一点都可看作是发
2、射子波的点波源。)上的每一点都可看作是发射子波的点波源。在以后的任一时刻,在以后的任一时刻,这些子波面的包络面就成为新的波阵面(这些子波面的包络面就成为新的波阵面(波前波前)2.2.惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理波传到的任何一点都是子波的波源波传到的任何一点都是子波的波源方向方向某点波的某点波的强度强度:各子波在空间某点的叠加:各子波在空间某点的叠加P P 球面波球面波t t 时时刻刻波波前前光源光源P PdA(pdA(p)a(Q)a(Q):取决于波前上:取决于波前上 Q Q 点处的强度点处的强度K(K():方向因子方向因子同相面同相面取初位相为零取初位相为零t t 时时刻刻波波前前光源光源
3、P PdA(pdA(p)原则上:积分法原则上:积分法实际上:实际上:菲涅耳菲涅耳半波带法、半波带法、振幅矢量法振幅矢量法3.3.光衍射分类光衍射分类障碍物:障碍物:与与光源光源和和观察屏观察屏之间的距离之间的距离障碍物:障碍物:与与光源光源和和观察屏观察屏的距离的距离有限远有限远 PRS近场衍射近场衍射障碍物:障碍物:与与光源光源和和观察屏观察屏的距离的距离无限远无限远 远场衍射远场衍射R夫朗禾费衍射夫朗禾费衍射光源:无限远光源:无限远干涉:无限远干涉:无限远凸透镜凸透镜E1LSR2L光源光源 S S与透镜与透镜 L L1 1观察屏观察屏 E E与透镜与透镜 L L2 2夫朗禾费衍射夫朗禾费衍
4、射9 9 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射一单缝的夫琅禾费衍射一单缝的夫琅禾费衍射1.1.实验装置实验装置a aE ES SL L1 1L L2 22.2.实验结果实验结果条纹条纹等间距?等间距?等亮度?等亮度?E Ea aS SL L1 1L L2 2中央中央宽宽两边两边窄窄中央中央亮亮两边两边暗暗干涉的衍射干涉的衍射明暗明暗位置分布位置分布暗纹暗纹明暗明暗位置分布位置分布明纹明纹明暗明暗位置分布位置分布明纹明纹暗纹暗纹明纹宽度为相邻两暗纹的距离明纹宽度为相邻两暗纹的距离暗纹宽度为相邻两明纹的距离暗纹宽度为相邻两明纹的距离半波带法半波带法半波带半波带半波带半波带暗纹中心暗纹中心半波带半波
5、带半波带半波带半波带半波带明纹中心明纹中心中央明纹中央明纹半波带数目越多半波带数目越多 宽度越小宽度越小 光强越弱光强越弱明条纹级次越高明条纹级次越高 光强越小光强越小中央明条纹光强最大中央明条纹光强最大半波带半波带半波带半波带半波带半波带角宽度角宽度中央明条纹角宽度中央明条纹角宽度线宽度线宽度中央明条纹线宽度中央明条纹线宽度N N 个等宽度的窄带个等宽度的窄带5.5.振幅矢量法推导单缝夫琅禾费衍射光强分布公式振幅矢量法推导单缝夫琅禾费衍射光强分布公式N N个窄带个窄带线光源,柱面波线光源,柱面波同频,同向,同相同频,同向,同相惠惠菲原理菲原理N N个窄带个窄带P P点的光振动:点的光振动:N
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