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第十八章光的衍射
Chapter 18 Diffraction of Light
第十八章光的衍射
第十八章光的衍射
光的衍射也是光的波动特性的重要表征之一。干涉和衍射都是波动所特有的现象,也是用以判断某种物质运动是否具有波动性的证据。从理论上分析,干涉和衍射都是光波发生相干叠加的结果,它们之间并没有严格的区别。
(1)当光在传播的途径上遇到某种障碍物(或狭缝)时,光的传播方向发生改变,可以绕到障碍物的后方,这种现象称为光的衍射(或绕射)。
第一节惠更斯-菲涅耳原理
第十八章光的衍射
第一节惠更斯-菲涅耳原理
一、光的衍射现象
问题是:
一个单缝,只有一条光束怎么会产生明暗条纹?
光的衍射现象
惠更斯-菲涅耳原理
缝较大时,光是直线传播的
缝很小时,衍射现象明显
阴
影
屏幕
屏幕
二、惠更斯—菲涅耳原理
1. 回忆惠更斯原理:
任何时刻波面上的每一点都可以作为
子波的波源,这些子波的包络就是新的
此原理成功地定性解释了波的衍射,
但没有定量地给出各子波对新波面上任
一点所产生的振动的振幅和相位如何,
各方向上的强度分布如何,也就是不能
解释明暗条纹的产生。
可解决光传播与光强重新分布问题。
惠更斯-菲涅耳原理
—菲涅耳原理
菲涅耳根据波的迭加和干涉原理,提出了“子波相
干叠加”的概念,从而对惠更斯原理作了补充,为
衍射理论奠定了基础。
原理可表述为:
从同一波面上各点(或小面元)发出的子波是相干
波,传播到空间某一点时,各子波进行相干叠加的
惠更斯-菲涅耳原理
为了决定在某点P引起的振动,必须知道各子波到
达P点时的振幅和位相。为此菲涅耳作了几点假设:
3. 菲涅耳作了几点假设:
1).从面元ds所发出的子波的振幅
正比于ds的面积,并与矢径 r 成
反比,和面元ds的法线n的夹角θ
有关。
2).子波在P点的位相由光程nr决定
3).当θ≥π/2时,倾斜因数K(θ)=0,这
光的衍射现象
无数多子波在P点引起合振动是个积分问题,P点的合振幅:
此式称为菲涅耳积分公式。一般计算比较复杂,只对少数简单情况可求得解析解。
惠更斯-菲涅耳原理
依照光源、衍射孔(或障碍物)、屏三者的相互位置,可把衍射分为两类:
(1) 菲涅耳衍射
(2) 夫琅和费衍射
三、两类衍射
衍射屏
S
*
接受屏
S
*
接受屏
衍射屏
第二节单缝夫琅和费衍射
第二节单缝夫琅和费衍射
单缝夫琅和费衍射