姚江宏特色大学物理课件 姚江宏光学2-2.ppt

1 第二章光的衍射§1 光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理§2 单缝和圆孔的夫琅和费衍射§3 光学仪器的分辨本领§4 衍射光栅§5 光栅光谱§6 X 射线衍射布喇格公式 2 暗条纹中心位置满足: ???????3,2,/ sin?????au即: ??,2,1, sin????kka??明纹中心的位置满足: ????? 47 .3, 46 .2, 43 .1,0????u???? sin 2 aNu?? 20) sin (u uI I??? 2/7,2/5,2/3,0???????u半波带法矢量叠加法单缝的夫琅禾费衍射 3 圆孔的夫琅禾费衍射爱立斑的半角宽: DR/ 22 .1/ 61 .0 sin 00???????Dffr/ 22 .1 00????爱里斑的半径为: D=2R 为圆孔的直径 f是焦距 r o?of 2r o4 4 第三节光学仪器的分辨本领 瑞利判据光学仪器对点物成象是一个有一定大小的爱里斑一个透镜成象的光路可用两个透镜的作用来等效。用几何光学知识可以证明。点物 S象S’L点物象 L 2L 1f 2f 1A 仅当通光孔径足够大时,爱里斑才可能很小,点物才能成点像! 5 5S 1’ S’ S 1S L 2L 1A f 1f 2??O S 1S S’S 1’ L O两物点是可以分辨的! 6 6 S 1S 2S 1S 2 S 1S 2可分辨恰可分辨不可分辨 100% % 7 7 满足瑞利判据的两物点间的距离,就是光学仪器所能分辨的最小距离。对透镜中心所张的角??称为最小分辨角。??= ?/D 光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的分辨本领。瑞利给出恰可分辨两个物点的判据: 点物 S 1的爱里斑中心恰好与另一个点物 S 2的爱里斑边缘(第一衍射极小)相重合时,恰可分辨两物点。 8 8 人眼、显微镜、照相物镜的分辨本领(1) 人眼设人眼瞳孔直径为 D,玻璃体折射率为 n’,可把人眼看成一枚凸透镜,焦距只有 20毫米, 成象即为夫琅和费衍射的图样。???y n=1 n'= ??'L 1 21'2' 9 9 ??’= ?’/ D = ?/(n’ D) 由瑞利判据得: 由折射定律: )' sin( ') sin( ????nn?)'(')( ????nn??D nnDnnn/ 22 .1)/'('/ 22 .1/''?????????????= ?/ D 所以: ??为眼外两个恰可分辨的物点对瞳孔中心所张的角,称为眼外最小分辨角。 10 10 (2) 显微镜的分辨本领?y -u 根据几何光学理论、衍射理论和瑞利判据可以得出显微镜最小可分辨间距为: un y sin 61 .0????式中 u 是物镜半径对物点的张角 n? sin u 被称为物镜的数值孔径简写为: . 油浸显微镜、紫外显微镜和电子显微镜具有更高的分辨本领就是因所用光波波长短或物方折射率高的缘故。