夫良禾费单缝衍射实验.docx

学校代码10672编号 GuizhouMinzuUniversity《信息光学》实验论文论文题目:学院(系):专业:年级:姓名:学号:完成时间:目录摘要 21前言 32夫琅禾费衍射原理 —菲涅耳原理 83夫琅禾费衍射图样的特点与光强计算 144实验分析 155实验总结 17参考文献 18夫良禾费衍射实验摘要:光的衍射是我们所熟知的现象,在日常生活中也有着广泛的应用,在信息光学课程的学习中,我们在光的衍射的基础上进一步了解了什么是夫琅禾费衍射,分析了几种实现夫琅禾费衍射的方法和原理及光强分布特点,通过实验与理论相结合,得出了夫琅禾费单缝衍射的光强公式。关键词:夫琅禾费;单缝衍射;。几何光学表明,光在均匀媒质中按直线定律传播,光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。但是,光也是一种电磁波,当一束光通过有孔的屏障以后,其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内,也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时,所发生的偏离直线传播的现象。光的衍射,也可以叫做光的绕射,即光可以绕过障碍物,传播到障碍物的几何阴影区域中,并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布。通常将观察屏上的不均匀光强分布称为衍射图样。,那么,它们有怎样的区别和联系呢,简单地说,干涉是若干光束的叠加,更确切地讲应该是,当参与叠加的各束光本身的传播行为可近似用几何光学直线传播的模型描写时,这个叠加问题是纯干涉问题;若参与叠加的各束光本身的传播明显地不符合几何光学模型,则应该说,对每一束而言都存在着衍射,而各束光之间则存在干涉联系。在一般问题中,干涉和衍射两者的作用是同时存在的。从本质上说,干涉和衍射都是波的相干叠加的结果,只是参与相干叠加的对象有所区别,干涉是有限几束光叠加,而衍射则是无穷多次波的相干叠加。其次,出现的干涉和衍射花样都是明暗相间的条纹,但在光强分布上有间距均匀与相对集中的不同。;气体或液体中的大量悬浮粒子对光的散射,衍射也起重要的作用。衍射应用大致可以概括为以下四个方面:1,光谱分析:如衍射光栅光谱仪。2,结构分析:衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用,故而利用图样分析结构,如X射线结构学。3,成像:在相干光成像系统中,引进两次衍射成像概念,由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领。4,波阵面再现:一种全新的两步无透镜成像法,也称为波阵面再现术,这是全息术原理中的重要一步。我们通过衍射现象进一步了解夫琅禾费衍射,首先从原理出发,掌握夫琅禾费单缝衍射的原理,利用三角公式和积分处理,通过对光强的计算和对其分布特点的理论研究,从中找出光强分布规律,根据实验现象描绘出其光强分布,最后通过实验采集的图样进行验证,对比研究分析衍射条纹的特点。—菲涅耳原理最早成功地用波动理论解释衍射现象的是菲涅耳,他将惠更斯原理用光的干涉理论加以补充,并予以发展。惠更斯原理是描述波动传播过程的一个重要原理,其主要内容是:波源S,在某一时刻所产生波的波阵面为∑,则∑面上的每一点都可以看作是一个次波源,它们发出球面次波,其后某一时刻的波阵面即是该时刻这些球面次波的包迹面,波阵面的法线面的法线方向就是该波的传播方向。惠更斯原理能够很好地解释光的直线传播,光的反射和折射方向,但不能说明衍射过程及其强度分布。菲涅耳在研究了光的干涉现象后,考虑到次波来自于同一光源,应该相干,因而波阵面上每一点的光振动应该是在光源和该点之间任一波面上的各点发出的次波场叠加的结果。这就是惠更斯—菲涅耳原理。利用惠更斯—菲涅耳原理可以解释衍射现象:在任意给定的时刻,任一波面上的点都起着次波波源的作用,它们各自发出球面次波,障碍物以外任意点上的光强分布,即是没有被阻挡的各个次波源发出的次波在该点相干叠加的结果。根据惠更斯—菲涅耳原理,一个单色光源S对于空间任意点P的作用,可以看作是S和P之间任一波面∑上各点发出的次波在P点相干叠加的结果。假设波面上任意点Q的光场复振幅为,在Q点取一个面元,则面元上的次波源对P点光场的贡献为式中,C是比例系数;,称为倾斜因子,它是与元波面法线和的夹角(称为衍射角)有关的量,按照菲涅耳的假设:当时,K有最大值;随着的增大,K迅速减小;当时K