光波的衍射

DiffractionofLight1.光的衍射現象‘光線’拐彎了！——光的衍射現象。?第1節兩種衍射惠更斯–菲涅耳原理

TwokindsofDiffractionHuygens–FresnelPrinciple

12.衍射現象的分類菲涅耳衍射夫瑯和費衍射23.惠更斯—菲涅耳原理（衍射的理論基礎）

波陣面上各面積元所發出的球面子波在觀察點

p的相干疊加,決定了p點的合振動及光強。

衍射現象實為無限多個無限小的子波的干涉效應。p點的合振動菲涅耳衍射公式34.干涉現象與衍射現象的區別干涉:有限子波迭加干涉衍射:無限子波迭加干涉4第2節單縫夫瑯和費衍射

FraunhoferDiffractionbyaSingleSlit1.衍射裝置及圖樣5S為點光源時的衍射圖樣S為線光源時的衍射圖樣6FHElqGP2.明暗條件先考慮一束特殊的光線可以判斷：P

處為一暗紋菲涅耳波帶法（菲涅耳半波帶法）7再考慮另一束光線可以判斷：P

處以此類推k

級暗紋：——中央明紋l2

qG'P也是暗紋！FHE在處8其它明紋的位置近似認為：

k級明紋在k級暗紋和k+1級暗紋之間k級暗紋k+1級暗紋得k

級明紋:中央明紋明暗位置：93.單縫夫瑯和費衍射的強度分布可以證明：1o

在a、

一定時,I

是

的函數。其中討論2o

一級明紋二級明紋

三級明紋10單縫夫瑯和費衍射的光強分布114o

中央明紋的線寬度3o中央明紋的半角寬度、角寬度D=f

x半角寬度角寬度討論12中央明紋愈寬衍射顯著看不到條紋中央明紋寬到無窮遠討論中央明紋的線寬度13例1.單縫

a=0.1mmf=100mm

=500nmP點在x=1.75mm處是明紋,求：（1）P點的條紋級數

k=?（2）對應P點的亮紋縫可分成多少個半波帶？解：明紋第3級明紋7個“半波帶”解：14（3）P點的相對光強？（4）將縫寬增加1倍,P點將變為什么條紋？第7級暗紋解：解：15第3節

雙縫衍射與干涉

DiffractionandInterferencebyaDoubleSlit

1.衍射裝置16P2.雙縫衍射現象adbbad+=a:縫寬，d:縫間距173.雙縫衍射的強度分布楊氏雙縫干涉強度分布：單縫衍射強度分布雙縫衍射的強度分布：衍射因子干涉因子兩束強度為I

單衍的光干涉兩條強度為I0

的光干涉將雙縫干涉與單縫衍射結合考慮單衍單衍單衍18雙衍單衍其中——雙縫衍射的強度分布公式單衍結論19雙縫衍射的強度曲線分布圖20雙縫衍射強度的包絡線

——是單縫衍射強度分布21雙縫干涉雙縫衍射

雙縫干涉的條紋位置仍不變,只是強度受到單縫衍射的調制。22這種調制表現在以變化的I

單衍代替了不變的4I02o

在a<<

時，雙縫衍射的強度分布情況變為理想

的楊氏雙縫干涉的強度分布情況。雙衍雙衍結論1o雙縫衍射的強度曲線是單縫衍射強度對雙縫干涉強度進行調制的結果。234.雙縫衍射明暗條紋的位置極小值的位置單縫衍射的極小

（兩束光迭加,強度為零）極大值的位置雙縫干涉的極大單縫衍射的極大在此無意義24雙縫干涉的極小(兩束光位相相反)強度為零的衍射光相干若兩束光既滿足(3)式,又滿足(2)式？缺級條件：為整數比時，如缺k級缺第3級明紋,還缺6、9、12相長干涉的強度仍為零——缺級。討論25例2.已知（1）雙縫衍射相鄰兩條明紋間距（2）中央明紋包絡線中的‘x’（3）雙縫衍射的第1級明紋的相對強度（4）中央明紋的包線中,共包含了幾條完整的明紋？（5）中央明紋包線中恰好11條明紋,如何設計a、d?解：（1）

（2）求：26根據題意：（3）雙縫衍射的第1級明紋的相對強度第一級明紋27（4）中央包線中,共包含了幾條完整的明條紋？包線的第一極小的衍射角設中央明紋中共有k級明紋包含了條明條紋（5）若要中央明紋的包線中恰好有11條明紋,

應如何設計a、d?第5級缺級!28第4節

多縫—衍射光柵

GratingDiffraction1.光柵292.光柵衍射的特點（1）光柵衍射的強度被單縫圖樣調制光柵衍射強度分布雙縫衍射強度分布可以證明：30（2）主極大是明亮纖細的亮紋,相鄰亮紋間是一

片寬廣的暗區,暗區中存在一些微弱的明條

紋,稱為次極大。31N

為縫數,d=a+b為縫間距（光柵常數）——光柵方程

（3）主極大是各縫出來的衍射光干涉而成的

其位置：32相鄰兩條明紋間有N

1

條暗紋4條縫5條縫33（4）缺級現象（5）主極大特別明亮而且尖細,是因為縫多。d為縫間距,

k為k級主極大的半角寬度可以證明,主極大強度I

N2(N為縫數)d一定時,縫數越多,條紋越尖細。中央主極大

k為整數比時，缺k級。（6）復色光入射,得彩色條紋。34例3.波長為

=590nm的平行光正入射到每毫米

500條刻痕的光柵上時,屏幕上最多可以看到多少條明紋？解：光柵常數可以看到條明紋7132=+×35解：光柵方程為總共見到7條，上方5條,下方1條例4.在例3條件下,平行光斜入射i=300時,屏幕

上最多可以看到哪些條明紋？當當361o

平行光斜入射時，光柵方程為總共見到7條干涉條紋:上方1條，下方5條2o

光柵兩邊媒質折射率分別為n1、n2

時,

光柵方程為討論37例5.設計一光柵,要求把第一級可見光譜擴展到30°

角范圍,第二級光譜缺級,試確定d、a之值？解：可見光38但從第一個天線到第N個天線,位相依次落后

/2,若相鄰天線中心間的距離d=

/2

，問：離天線很遠處什么方向上,（與天線列陣的法線夾角

=?

）天線列陣發射的電磁

波最強?…..

N

1例6.天線列陣由一沿水平直線等距排列的N個天線組成,每個天線均發射波長為

的球面電磁波.39…..N1q解:o30-=q

=??最強k=0實際上中央明紋在

=30o的方向上40x射線：

~1-10用晶體作三維光柵1.衍射現象勞厄斑

第5節X射線衍射布喇格公式

X-rayDiffractionBraggFormula

晶體412.布喇格公式亮斑的位置作用(1)已知晶格常數d及亮斑的位置,可求x射線波長。(2)根據圖樣及

,可研究晶格結構和x射線本身性質。晶格常數d掠射角421.圓孔夫瑯和費衍射第6節圓孔衍射光學儀器的分辨率DiffractionbyaCircularApertureResolutionofOpticalInstruments43

能夠區分多么近的兩個

物點是光學儀器的重要性能愛里斑2.光學儀器的分辨率（1）透鏡的分辨率剛好可以辨別瑞利判據44能分辨不能分辨恰能分辨45

剛好能分辨