光的衍射及单缝衍射课件.ppt

1、一一 光的衍射现象光的衍射现象圆孔衍射圆孔衍射PH*S指缝衍射指缝衍射剃须刀片衍射剃须刀片衍射S二二 惠更斯惠更斯 菲涅尔原理菲涅尔原理SreS：波阵面上面元：波阵面上面元 (子波波源子波波源)菲涅尔指出菲涅尔指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时，衍射图中的强度分布是因为衍射时，波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定.P P 点振动是各子波在此产生的振动的叠加点振动是各子波在此产生的振动的叠加.子波在子波在 点引起的振动振幅点引起的振动振幅 并与并与 有关有关.rsP：时刻波阵面时刻波阵面 tS*P问：问：如何实现夫琅禾费衍射如何实现夫琅禾费衍

2、射？三三 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射夫夫 琅琅 禾禾 费费 衍衍 射射缝缝光源、屏与缝相距无限远光源、屏与缝相距无限远1L2LSRP在实验中实现在实验中实现夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射菲菲 涅涅 尔尔 衍衍 射射缝缝PS 光源、屏与缝相距有限远光源、屏与缝相距有限远夫夫 琅琅 禾禾 费费 单单 缝缝 衍衍 射射衍射角衍射角（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负：向上为正，向下为负.）bsinbBC),3,2,1(2kkofLPRABsinbQC菲涅尔波带法菲涅尔波带法oPRABQ22sinkb2)12(sinkb一一 半波带法半波带法,3,2,1k1A2AC2/bABb缝长缝

3、长ABoQABRLPC1A2/L),3,2,1(kkkb22sin干涉相消（干涉相消（）2)12(sinkb干涉加强（干涉加强（）2sinkb（介于（介于明明暗暗之间）之间）LoPRQAB1A2AC2/sinbBC2k（个半波带）个半波带）k 个半波带个半波带k2 个半波带个半波带12 k0sinb中央明纹中心中央明纹中心sinIobb2b3bb2b3二二 光强分布光强分布kkb22sin干涉相消（干涉相消（）2)12(sinkb干涉加强（干涉加强（）sinIobb2b3bb2b31L2LfbSRPOxxsinfx当当 较小时，较小时，xfbfbfb2fb2fb3fb3RPLobf,sin,f

4、xfxbbsinkkb22sin干涉相消（干涉相消（）2)12(sinkb干涉加强（干涉加强（）讨讨 论论（1）第一暗纹距中心的距离第一暗纹距中心的距离fbfx1第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角barcsin1x 一定，一定，越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.b1光直线传播光直线传播0,01b 增增大大，减减小小1b 一定一定减减小小，增增大大1b2,1b衍射最大衍射最大barcsin1第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角角范围角范围 bbsin线范围线范围fbxfb中央明纹的宽度中央明纹的宽度fbxl2210（2）中央明纹中央明纹1k（的两暗纹间）的两暗纹间）单缝宽度变化，中

5、央明纹宽度如何变化？单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？单缝实验单缝实验（缝宽度变化对条纹的影响）（缝宽度变化对条纹的影响）越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.1 入射波长变化，衍射效应如何变化入射波长变化，衍射效应如何变化?问：问：单缝单缝上下微小上下微小移动时，衍射图有否变化移动时，衍射图有否变化？答答：根据透镜成像原理衍射图：根据透镜成像原理衍射图不不变变.（3）条纹宽度（相邻条纹间距）条纹宽度（相邻条纹间距）kkb22sin干涉相消（干涉相消（）2)12(sinkb干涉加强（干涉加强（）bffflkk 1除了中央明纹外的其除了中央明纹外的其它明纹、暗纹的宽度它明纹、暗

6、纹的宽度oRf 单缝上移，零单缝上移，零级明纹中心仍在透级明纹中心仍在透镜光轴上镜光轴上.讨论：讨论：下面单缝衍射图中，各条入射光线间距相下面单缝衍射图中，各条入射光线间距相等，等，问：问：1）光线）光线 1 与与 3 在幕上在幕上 P 点相遇时点相遇时,两光振两光振动的位相差为什么？动的位相差为什么？2）P 点是明还是暗？点是明还是暗？22sinkb 答答：1）1，3光线光线在在P 点相遇时点相遇时,两光振两光振动的位相差为动的位相差为 .22）P 点是点是暗暗点点.b缝长缝长RP13o25135 例例1 1 一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第三一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第三级明纹

7、位置恰好与波长为级明纹位置恰好与波长为 600 600 nm nm 的单色光垂直入射的单色光垂直入射该缝时衍射的第二级位置重合，试求该单色光的波长该缝时衍射的第二级位置重合，试求该单色光的波长.解解 2)12(sin11kb2)12(sin22kbnm600,2,3221kknm6.4287600512122121kk 例例2 如图，一雷达位于路边如图，一雷达位于路边 15m 处，它的射束与处，它的射束与公路成公路成 角角.假如发射天线的输出口宽度假如发射天线的输出口宽度 ，发射的微波波长是发射的微波波长是18mm，则在它监视范围内的公路长则在它监视范围内的公路长度大约是多少？度大约是多少？15m10.0bm15d15m10.0b 解解 将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝，将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝，衍射波能量主要集中在中央明纹范围内衍射波能量主要集中在中央明纹范围内.m15d15m10.0b121s2ss根据暗纹条件根据暗纹条件,sinb37.10arcsinb)cot(cot1212dsss)15cot()15cot(dm153