实验二十三 夫琅和费单缝衍射.ppt

实验二十三夫琅和费单缝衍射
Experiment 23 Fraunhofer single slet diffraction
夫琅和费单缝衍射装置及现象:
(1)单一小狭缝。
(2)满足夫琅和费条件。
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现象:(1)衍射条纹成明暗相间对称分布。
(2)中间条纹又亮又宽,其余条纹从中间向两边,亮度减小。
(3)衍射条纹与入射光波长、单缝宽度有关。
四、理论分析
为什么会形成明暗相间的条纹?
1、选取狭缝的任意垂直截面来研究
P
Q
在不同衍射方向上,衍射光线为一组平行光线,经过汇聚透镜聚焦在观察屏上一点,对应观察到的一条条纹。
衍射条纹和衍射角一一对应,每一条衍射条纹由一系列平行光线汇聚而成。
惠更斯原理
2、在任意衍射方向,一组平行光线的叠加聚焦
半波带
半波带
λ|2
λ|2
a
a’
如果衍射角满足
在这个方向上,衍射光线汇聚叠加形成暗条纹。
λ|2
λ|2
λ|2
如果衍射角满足
当衍射角满足上面关系时,狭缝被分为3个半波带。其中两个发出的衍射光线“抵消”了,只剩一个半波带透光,所以汇聚后呈现亮条纹,但是,透光面积减少,条纹亮度比中央亮纹减弱。
λ|2
λ|2
λ|2
λ|2
当衍射角满足
当衍射角满足上面关系时,狭缝被分为4个半波带。半波带发出的衍射光线两两“抵消”了,所以汇聚后呈现暗条纹。
3、小结:
暗纹条件
明纹条件
当单缝被分成奇数个半波带,透光面积为k分之一,衍射光线汇聚后形成明条纹,该位置为明条纹最亮处。
当单缝被分成偶数个半波带,衍射光线全部“抵消”,对应观察屏上暗条纹最暗处。
4、讨论
a:如果衍射角既不满足明纹条件,也不满足暗纹条件,怎样解释?
λ|2
λ|2
λ|2
b:衍射角
时不符合衍射公式,如何解释?
对应中央明条纹
c、明条纹的角宽度与线宽度
衍射屏
透镜
观测屏
中央明纹角宽度
线宽度
角宽度
相邻两暗纹中心对应的衍射角之差
线宽度
观察屏上相邻两暗纹中心的间距
第k 级明纹角宽度
请大家考虑自己写出明纹线宽度
d、单缝宽度对衍射效果的影响
(1)
波长越长,缝宽越小,条纹宽度越宽。
波动光学退化到几何光学。
观察屏上不出现暗纹。
(2)
(3)
不同波长入射光在同一装置上的衍射图