光的衍射,夫琅禾费单缝衍射-课件（PPT·精·选）.ppt

第六节第六节第六节光的衍射光的衍射一、光的衍射现象一、光的衍射现象一、光的衍射现象光在传播过程中遇到障碍物,光波会绕过障碍物的边缘偏离直线传播,到达障碍物的几何阴影区。如果波长与障碍物的线度相当,衍射现象最明显。二、惠更斯--菲涅耳原理二、惠更斯二、惠更斯-- --菲涅耳原理菲涅耳原理惠更斯原理(子波假说) 只能解释波的衍射现象中光的传播方向问题,不能给出衍射波的强度,不能解释条纹的形成。惠更斯- 菲涅耳原理: 波前 S 上每一个面元 dS 都可以看成是发射球面子波的新波源,波场中 P 点的强度由各个子波在该点的相干叠加决定。菲涅耳在惠更斯子波假说的基础上补充了子波相干叠加的概念。 S dS ?rP n ??? s pdE E 2EI?波在前进过程中引起前方某点的总振动, 为面 S 上各面元 dS 所产生子波在 P 点引起分振动的总和,即这些子波在 P 点的相干叠加。元振动: S dS ?rP n 沿入射波方向的衍射子波振幅最大,子波不向后衍射! 球面波振幅方向因子简谐波 dS垂直入射 S re rtkr CdS dE)2 cos( )(??????????三、衍射的分类---菲涅耳衍射、夫琅禾费衍射三、三、衍射的分类---菲涅耳衍射、夫琅禾费衍射菲涅耳衍射、夫琅禾费衍射?菲涅耳衍射(近场衍射) ??夫琅和费衍射(远场衍射) 光源—障碍物—接收屏至少有一个距离为有限远。光源—障碍物—接收屏 S 2LS 1Lo 距离都为无限远, 即平行光入射,平行光出射。第七节第七节夫琅禾费单缝衍射夫琅禾费夫琅禾费单缝衍射单缝衍射夫琅禾费夫琅禾费(Joseph von (Joseph von Fraunhofer Fraunhofer 1787 1787 ——1826) 1826) 夫琅禾费是德国物理学家。夫琅禾费是德国物理学家。 1787 1787 年年3 3月月6 6 日生于斯特劳宾,父亲是玻璃日生于斯特劳宾,父亲是玻璃工匠,夫琅禾费幼年当学徒,后来自工匠,夫琅禾费幼年当学徒,后来自学了数学和光学。学了数学和光学。 1806 1806 年开始在光学年开始在光学作坊当光学机工, 作坊当光学机工, 1818 1818 年任经理, 年任经理, 1823 1823 年担任慕尼黑科学院物理陈列馆年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授,慕尼黑科学馆长和慕尼黑大学教授,慕尼黑科学院院士。夫琅禾费自学成才,一生勤院院士。夫琅禾费自学成才,一生勤奋刻苦,终身未婚, 奋刻苦,终身未婚, 1826 1826 年年6 6月月7 7 日因日因肺结核在慕尼黑逝世。肺结核在慕尼黑逝世。夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身,把理论与丰富的实夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身,把理论与丰富的实践经验结合起来,对光学和光谱学作出了重要贡献。践经验结合起来,对光学和光谱学作出了重要贡献。 1814 1814 年他年他用自己改进的分光系统,发现并研究了太阳光谱中的暗线(现用自己改进的分光系统,发现并研究了太阳光谱中的暗线(现称为夫琅禾费谱线) 称为夫琅禾费谱线) . . 利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制造了消色差透镜,首创用牛顿环方法检查光学造了消色差透镜,首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状,对应用光学的发展表面加工精度及透镜形状,对应用光学的发展起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜等光学仪器负有盛名。他发表了平行光单缝及等光学仪器负有盛名。他发表了平行光单缝及多缝衍射的研究成果(后人称之为夫琅禾费衍多缝衍射的研究成果(后人称之为夫琅禾费衍射),做了光谱分辨率的实验,第一个定量地射),做了光谱分辨率的实验,第一个定量地研究了衍射光栅,用其测量了光的波长,以后研究了衍射光栅,用其测量了光的波长,以后又给出了光栅方程。又给出了光栅方程。 p· ??δ Sf f? a 透镜 L?透镜 LB 衍射屏观察屏 0 A*I k1 -1 -2 -3 2 3 单色平行光垂直照射单缝,,光路,衍射条纹如何确定明暗条纹的位置? ?:衍射角(缝宽) a AB ?线源二. 半波带法?? sin a? 00????,—中央明纹(中心) (1) ▲A→p和B→p 的光程差为 Sf f? a B0A* p· ??δ Sf f? a B0A*