大学物理2-11--2光的衍射

大学物理课件

光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。

大学物理课件

11-6 光的衍射

惠更斯-菲涅耳原理

一、 光的衍射现象及其分类 现象: 1.声波 2.水波 4.光的衍射 b

3.电磁波 屏幕

屏幕 0

阴 影

缝较大时，光是直线传播的

~a

大学物理课件

二、惠更斯-费涅耳原理光的传播

光的强度

S2 S1新波阵面

原波阵面

t+Dt 时刻

障碍物的小孔成为新的波源

t 时刻

uDt

大学物理课件

K ( ) dE C dS rK( )----倾斜因子 C----比例常数 K ( ) 0 K ( )最大 , K ( ) 0 dE 0

S

dS r

n

2 菲涅耳原理解释了波为什么不向后传的问题

P

P点的光振动(原理的数学表达)为：

E dE

大学物理课件

衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。 三.衍射的分类

菲涅耳衍射

距离为有限远。

光源 障碍物 接收屏

夫琅禾费衍射S光源

距离为无限远。

障碍物

接收屏

大学物理课件

11-7 单缝夫琅禾费衍射1.单缝衍射实验装置

E屏幕

L1

K

L2

S

*2.现象3.用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象

大学物理课件

将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的 衍射角(与原入射方向的夹角)相同 最大光程差

A

AC b sin P点位置不同， 取决于最大光 程差

bB

C (2) (1 ) (2)(1 ) (2)

(1 )

P0

x Pf

大学物理课件

菲涅耳半波带法(听 记结论)

相邻平面间的距离是 入射单色光的半波长

AC

任何两个相邻波带上对应点所发出的光线到达BC平面的

A1 A2 A3

光程差均为半波长(即位相差为 ) ,在P点会聚时将一 一抵消。1 2 1′ 2′

B

半波带

半波带

大学物理课件

AB面分成奇数个半波带，出现亮纹

AC b sin 3

2

b

A . ...C A1 .A 2.φ B φ P x

.f

大学物理课件

AB面分成偶数个半波带，出现暗纹

AC b sin 4

2

b

A . .. . .C A1 . A 2. A 3 .φ

φ

x P

B

.

f

大学物理课件

结论(记):分成偶数半波带为暗纹。 分成奇数半波带为明纹。

k b sin (2k 1) 2 0

(k 1,2, ) 暗纹 (k 1,2, ) 明纹 中央明纹

条纹对称分布于中央明纹的两侧 任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带，在屏 幕上光强介于最明与最暗之间。

大学物理课件

讨论1. 光强分布 当 增加时,为什么光强的 极大值迅速衰减？5 3 2b 2b

I

0

3 2b

5 sin 2b

另外，当： K ( ) I

大学物理课件

2. 中央明纹的角宽和线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，它满足条件：

I b

b sin

b

5 3 2b 2b

0

3 2b

5 sin 2b

大学物理课件

0

b sin k (k 1,2, ) 暗纹 0

b

x

f

x b sin 0 btg 0 b 一级暗纹条件 f f x 一级暗纹坐标 b 2 f (1)Dx0 2

f tan 0 中央明纹线宽度 b 当缝宽b 中央明纹线宽度 Dx 0 中央明纹半角宽度 b 2 (2)2 0 中央明纹角宽度 b

大学物理课件

0

b3. 明纹,暗纹位置 f

x

x b sin 0 btg 0 b k f

暗纹条件暗纹中心 明纹中心

x暗 k f / b

x明 (2k 1) f / 2b4. 相邻两衍射条纹间距

k 1, 2

f 1 Dx Dx0 b 2

大学物理课件

5. 波长对条纹宽度的影响

b sin k

入射波长变化，衍射效应如何变化 ?

越大，

1

越大，衍射效应越明显.

大学物理课件

仍由 知

Dx

f 1 Dx Dx0 b 2波长越长，条纹宽度越宽。

波长对条纹的影响

x (2k 1) f / 2a

明纹中心

白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩 色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。

大学物理课件

6. 缝宽变化对条纹的影响

f 1 Dx Dx0 b , Dx b 2 ,此时屏幕呈一片明亮；b 0 b 此时屏幕上只显出单

一的明条纹 单缝的几何光学像。

∴几何光学是波动光学在 /a 0时的极限情形当 b大于 ,又不大很多时会出现明显的衍射现象。

大学物理课件

单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sjiq.html