縫較大時，光沿直線傳播陰影縫很小時，衍射現(xiàn)象明顯一、光的衍射現(xiàn)象及其分類§12-4（1,2）光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理衍射條件：只有當障礙物（或孔徑）的尺寸與光波長相比擬時才有明顯的衍射現(xiàn)象。12.衍射的分類

菲涅耳衍射光源—障礙物—接收屏(或其中之一)距離為有限遠。(近場)光源障礙物接收屏

夫瑯和費衍射光源—障礙物—接收屏距離均為無限遠。(遠場)光源障礙物接收屏2二、惠更斯-菲涅耳原理惠更斯惠更斯原理:子波.在波的傳播過程中,波面上的每一點都可看作是發(fā)射子波的波源,在其后的任一時刻,這些子波的包絡(luò)就成為新的波面。菲涅爾：子波相干疊加。3··pdE(p)rQdS

S菲涅耳波的衍射就是無窮多個子波的相干疊加。惠更斯-菲涅爾原理：從同一波陣面上各點發(fā)出的子波，經(jīng)傳播在空間某點相遇時，這些次級子波要相干疊加。4

根據(jù)惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某時刻的波陣面為S，則S的前方某點P的光強度決定于波陣面S上所有面積元發(fā)出的子波各自傳到P點的

(A)振動振幅之和

(B)光強之和．

(C)振動振幅之和的平方．

(D)振動的相干疊加．答案D隨堂小議一.實驗裝置及衍射分析

§12-4-3單縫夫瑯禾費衍射BA*S

f

f

b

L1L2·pAB縫平面觀察屏0δCb:縫寬S-線光源；將衍射光與單縫平面法線間的夾角定義為衍射角.

:衍射角P0P1P2P3P4P0P1P2P3P4單縫將入射光分成一組一組平行的衍射光

:衍射角*S

f

f

b

L1L2·pAB單縫觀察屏0δC最大光程差：P點強度是無窮多個方向相同子波的相干疊加。二.菲涅耳半波帶法：AB1、波面平分成N個波帶；2、相鄰兩個波帶的相對應點發(fā)出的光線在衍射方向的光程差為

/2；BAC

/2P該波帶稱菲涅耳半波帶；相應的分析方法稱為菲涅爾半波帶法。10bθ1′2BA半波帶半波帶12′相鄰兩半波帶上對應點發(fā)的光在P處干涉相消形成暗紋。λ/2當時，可將縫分為______“半波帶”菲涅耳半波帶法兩個11當時,可將縫分成______“半波帶”P處近似為明紋中心bλ/2θBA當時,可將縫分成_____“半波帶”bBAθλ/2P處干涉相消形成暗紋三個四個12①暗紋條件:

對某衍射角

,若N為偶數(shù),則相鄰兩波帶成對地相互抵消,②明紋條件:對某衍射角

,若N為奇數(shù),則相鄰兩波帶成對抵消后,還剩下一個波帶的作用,1.單縫衍射明暗條件：③.一般地,若N非奇非偶,則亮度界于明暗之間.13

雙縫干涉、單縫衍射明暗紋條件相反!!

雙縫干涉中明暗單縫衍射中明暗總結(jié)：1.在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，波長為

的單色光垂直入射在寬度為b＝4

的單縫上，對應于衍射角為30°的方向，單縫處波陣面可分成的半波帶數(shù)目為

(A)2個．(B)4個．

(C)6個．(D)8個．答案B隨堂小議答案D

2.在單縫夫瑯禾費衍射實驗中波長為

的單色光垂直入射到單縫上．對應于衍射角為30°的方向上，若單縫處波面可分成3個半波帶，則縫寬度等于

(A)(B)

(C)(D)答案B

3.一束波長為

的平行單色光垂直入射到一單縫AB上，裝置如圖．在屏幕D上形成衍射圖樣，如果P是中央亮紋一側(cè)第一個暗紋所在的位置，則的長度為

(A)

(B)(C)

(D)

2.中央明紋的角寬度和線寬度第一級暗紋衍射角暗紋條件中央明紋：正負一級暗紋中心之間的部分。中央明紋角寬度：中央明紋對透鏡中心所張的角度。中央明紋半角寬度：中央明紋線寬度：其他明紋線寬度：中央明紋線寬度是其他明紋線寬度的2倍！19

/b-(

/b)2(

/b)-2(

/b)0.0470.017

1I/I0

0相對光強曲線0.0470.017sin

，N

，半波帶面積減少，所以光強變小.3.單縫衍射光強分布

光強-非均勻分布，中央明紋強度最大，其他明紋強度依次減小；

線寬度-中央明紋寬度最大，是其他明紋寬度2倍。結(jié)論：雙光束干涉光強曲線I0

2

-2

4

-4

4I0強度均勻分布，明暗條紋間距相同。0.16mm0.08mm0.04mm0.02mm0.01mm0.96mm

4.縫寬變化對條紋的影響b,x衍射越明顯單縫的幾何光學像∴幾何光學是波動光學在

/b

0時的極限情況.22白光入射，中央為白色明條紋，其兩側(cè)由紫到紅各級都為彩色條紋。該衍射圖樣稱為衍射光譜。5.衍射光譜231.狹縫在原平面內(nèi)平行移動,屏上條紋分布如何？思考：（在光柵中用到，請記住！）P

衍射角衍射圖像不變！留一思考：若光源在原平面內(nèi)上下平行移動，在雙縫實驗中干涉條紋如何變化？例1

在夫瑯禾費單縫衍射實驗中，如果縫寬a與入射光波長λ的比值分別為(1)1，(2)10，(3)100，試分別計算中央明條紋邊緣的衍射角．再討論計算結(jié)果說明什么問題．解：(1)b=λ，sin

=λ/b=1,

=90°

這說明，比值λ/b變小的時候，所求的衍射角變小，中央明紋變窄(其它明紋也相應地變?yōu)楦拷行狞c)，衍射效應越來越不明顯．

(λ/b)→0的極限情形即幾何光學的情形:光線沿直傳播,無衍射效應．(3)b=100λ

，sin

=λ/100λ=0.01(2)b=10λ，sin

=λ/10λ=0.1例2：波長為

=5000?的平行光垂直照射在一個單縫上。(1)已知單縫衍射的第一暗紋的衍射角

1=300，求該單縫的寬度a=?(2)如果所用的單縫的寬度a=0.5mm，縫后緊挨著的薄透鏡焦距f=1m，求：(a)中央明條紋的角寬度；(b)中央亮紋的線寬度；(c)

第一級與第二級暗紋的距離；解：(1)第一級暗紋k=1,

1=300(a)(b)(c)例3.一單縫衍射裝置,b=0.6mm、f=40cm,以平行白光入射,在焦平面的屏上形成衍射圖樣.若離o點為1.4mm處P點看到明紋,求:(1)形成明紋的入射光波長;(2)P點明紋的級次;(3)從P點看,對該波長狹縫處波面可分為多少個半波帶?單縫解:按明條紋條件28代入明條紋公式,解得:(可見)(可見)(不可見)(不可見)(不可見)29由上可知:當以入射時,P點為第三級明紋,半波帶數(shù);當以入射時,P點為第四級明紋,半波帶數(shù).30§12-4-5光學儀器的分辨本領(lǐng)S*D一、圓孔的夫瑯和費衍射艾里斑：第一暗環(huán)所圍成的中央光斑，集中大部分能量(占85%)f式中D為圓孔的直徑艾里斑的半角寬度很明顯,當D>>

時,衍射現(xiàn)象可忽略.

1S1S2D**艾里斑理想光學成像,一個物點對應一個像點；但由于衍射，實際上一個物點對應一個艾里斑。二.光學儀器的分辨本領(lǐng)1.瑞利判據(jù)點物S1的艾里斑中心極大值恰好與另一個點物S2的艾里斑第一衍射極小相重合時，恰可分辨兩物點。S1S2S1S2S1S2可分辨恰可分辨不可分辨100%73.6%34s1s2δδD**恰能分辨時，兩物點對透鏡中心所張的角稱為最小分辨角,用δ表示

。2.最小分辨角δ(角分辨率)根據(jù)瑞利判據(jù),最小分辨角等于艾里斑的半