光的衍射(1)
§-1 光的衍射
§-2 单缝夫衍射
复习
光程薄膜干涉
劈尖牛顿环
§-1 光的衍射
:
波在传播过程中遇到障碍物,能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为衍射现象。
:
a~λ
:
单缝K
a
b
S
光源
(a)
屏幕E
屏幕E
单缝K
a
S
光源
(b)
b
一、光的衍射现象
1690年惠更斯提出惠更斯
原理,认为波前上的每一点
都可以看作是发出球面子波
的新的波源,这些子波的包
络面就是下一时刻的波前。
1818年,菲涅耳运用子波可以相干叠加的思
想对惠更斯原理作了补充。他认为从同一波
面上各点发出的子波,在传播到空间某一点
时,各个子波之间也可以相互叠加而产生干
涉现象。这就是惠更斯-菲涅耳原理。
-菲涅耳原理(理解看书263页)
S
p
r
n
二、惠更斯-菲涅耳原理
说明
菲涅耳积分可以计算任意形状波的阵面衍射问题。
后面我们采用半波带法来定性地解释衍射现象。
-菲涅耳原理的数学表达式(不要求)
菲涅耳衍射积分公式:
对于点光源发出的球面波,初相位可取为零,且倾斜因子
它说明子波为什么不会向后退。
S
p
r
n
光源
障碍物
接收屏
光源
障碍物
接收屏
光源—障碍物—接收屏距离为有限远。
光源—障碍物—接收屏
距离为无限远。
障碍物
接收屏
衍射系统一般由光源、
衍射屏和接受屏组成的。
按它们相互距离的关系,
通常把光的衍射分为两
大类
三、衍射的分类
§-2 单缝衍射
光源在透镜L1的物方焦平面
接收屏在L2象方焦平面
光强
明暗相间的平行于单缝衍射条纹;
中央明纹明亮且较宽;
两侧对称分布着其它明纹。
一、单缝夫琅和费衍射实验装置
单缝
①
②
P
B
A
二、菲涅耳半波带法解释单缝衍射
半波带的作法:
A
B
θ
a
A,B两条平行光线之间的光程差BC=asinθ.
asin
C
θ
作平行于AC的平面,使相邻平面之间的距离等于入射光的半波(位相差)。
如图把AB波阵面分成AA1,A1A2,A2B波带。
A1
A2
两相邻波带对应点AA1中A1和AA2中A2,到达P点位相差为,光程差为/2。这样的波带就是菲涅耳半波带。
所以任何两个相邻波带所发出的光线在P点相互抵消。
当BC是/2的偶数倍,所有波带成对抵消,P点暗,
当BC是/2的奇数倍,所有波带成对抵消后留下一个波带,P点明。
:将波面分成整数个波带,各波带面积
相等,相邻波带的相位差为,则:
暗纹中心
明纹中心
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