干涉與衍射復(fù)習(xí),預(yù)習(xí)必看

1、小 結(jié) 一、 光的電磁理論光是某一波段的電磁波， 其速度就是電磁波的傳播速度。光波中的振動矢量通常指的是電場強度?？梢姽庠陔姶挪ㄗV中只占很小的一部分， 波長在 390 760 nm 的狹窄范圍以內(nèi)。光強： I = A 2 。二、光的相干條件： 頻率相同 、振動方向相同、相位差恒定。1三、相位差和光程差 真空中 均勻介質(zhì)中光程：光程差： 相位差： 空間角頻率或角波數(shù)2k)tt ( crcrc1211222nr rn1 1122rnrn 12rr 121222rrkrr1,21nooctrcnr四、干涉的分類：39 . 5311. 17 . 1. b1.109 . 18 . 1. a25 . 14

2、 . 11）分振動面干涉（、等傾干涉、等厚干涉）分振幅干涉（、）分波面干涉（五、干涉圖樣的形成： （1）干涉相長： （2）干涉相消：42, 1, 0,22:222:1212jjrrthenjrrjif則2, 1, 0,212:12212:1212jjrrthenjrrjif則六、干涉條紋的可見度：七、半波損失的結(jié)論： 當光從折射率小的光疏介質(zhì)向折射率大的光密介質(zhì)表面入射時，反射過程中反射光有半波損失。212122121222121IIII2)A/A(1)A/A(2AAA2AV5條紋便可分辨一般情況模糊不清不可以分辨當清晰條紋反差最大時當, 7 . 0V, 0V,II,1,V,0IIII-IVm

3、inmaxminminmaxminmax八、楊氏雙縫：6cba, 2,1,0212, 2,1,0000、激光器條紋間距：暗紋：亮紋：dryjdrjyjdrjy例題：page25; 習(xí)題1.2九、等傾干涉：九、等傾干涉：72, 1, 02)2(2) 12(sin2cos212212222jjjinnhihn相消相長 十、等厚干涉：8 相消相長即：相消相長亦很小很小，都有半波損122122122122122112212212sin22, 1, 0sin2212122sin22innjhjinnjhjjhnnornninnhCDnBCABn作 業(yè)1.把直徑為D的細絲夾在兩塊平玻璃磚的一邊，形成尖劈形

4、空氣層，在鈉黃光（589.3nm）的垂直照射下形成如圖上方所示的干涉條紋，試問D為多少？9麥克耳孫干涉儀：麥克耳孫干涉儀：邁克耳孫干涉儀：牛頓環(huán)：11NhorNh2:23, 2, 12, 1, 0212jRjrjRjr暗亮即：1213習(xí)題習(xí)題 ： 1.71.7；通過大學(xué)物理實驗，了解牛頓通過大學(xué)物理實驗，了解牛頓環(huán)的干涉花樣圖特征。環(huán)的干涉花樣圖特征?；莞乖砘莞乖?惠更斯原理表述為：任何時刻波面上的每一點都可作為次波的波源，各自發(fā)出球面次波；在以后的任何時刻，所有這些次波的包絡(luò)面形成整個波在該時刻的新波面?；莞够莞?菲涅耳原理菲涅耳原理 菲涅爾根據(jù)惠更斯的“次波”假設(shè)，補充了描述次

5、波的基本特征-相位和振幅的定量表示式，并增加了“次波相干疊加”的原理，使之發(fā)展成為惠更斯菲涅爾原理。dSSPr0rneQdStkrrKCdE)cos()(dSerQAKCEtkri)()()( 上式稱為菲涅耳積分。借助惠更斯菲涅耳原理可解釋和描述光束通過各種形狀的障礙物時所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象。菲涅耳衍射的計算很困難，可以用振幅矢量疊加法做近似的處理。菲涅耳半波帶菲涅耳半波帶)2/(202 rr)2/(01 rr)2/(303 rr3B2B1B0BORPS 在這種情況，由任何相鄰兩帶的對應(yīng)部分所發(fā)出的次波到達P點時的光程差為 ，而相位差為 。這樣分成的環(huán)形帶稱為菲涅耳半波帶（簡稱半波帶）。2/)(2

6、1) 1(21111kkkkaaaaA合振動的振幅矢量為： 上式中，當k是奇數(shù)時取正號，亮點；當k是偶數(shù)時取負號，暗點。圓孔的菲涅爾衍射圓孔的菲涅爾衍射如果用平行光照射圓孔，如果用平行光照射圓孔， 則則0022rRRrkRRhkh)11()(02002RrRRrrRRkhh0rkRhkRhRR圓屏的菲涅耳衍射圓屏的菲涅耳衍射 即不管圓屏的大小和位置如何，圓屏幾何影子的中心永遠有光到達。 圓屏遮蔽了開始的k個帶，則P點的合振幅為：21321kkkkaaaaA夫朗禾費單縫衍射夫朗禾費單縫衍射ucIuuIIP20220sinsin/ )sin( bu （1 1）單縫衍射中央最大的位置即0sin0（中

7、央最大值的位置）200AIP（2 2）單縫衍射最小值的位置即bkksin), 3, 2, 1(k（最小值位置）（3 3）單縫衍射次最大的位置,43. 1, 01uu,47. 3,46. 232uu,48. 44u（4 4） 又稱衍射反比律。物理意義：首先反映了障礙物與光波之間限制和擴展的辨證關(guān)系。其次，包含著“放大”?？p寬減小， 就增大。不是通常的幾何放大，而是一種光學(xué)變換放大，這是激光測徑和衍射用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的基本原理。b/夫朗禾費圓孔衍射夫朗禾費圓孔衍射22102212022120)2()2()sin()sin2(mmJImmJARRJAIp 艾里斑的半角寬度為： 衍射圖樣是一組同心的明

8、暗相間的圓環(huán)。中央亮斑的光強占整個入射光強的84%，稱為艾里斑。DR22. 161. 0sin11艾里斑的線半徑為：fDl22. 1 任何具有空間周期性的衍射屏都可以叫衍射光柵。vNvuuIddNuuAIpp2222022222sinsinsin)sin(sin)sin(sinsin光柵衍射的強度分布0/II8161j2j3j光柵衍射的強度分布光柵衍射的強度分布光柵方程光柵方程衍射光柵所產(chǎn)生譜線的位置，可寫為：jdsin), 2, 1, 0(j這個重要公式稱為光柵方程。j稱為譜線的級數(shù)。cosNd可見譜線的半角寬度與d的乘積成反比，d愈大，愈小，譜線愈窄，銳度越好。譜線的半角寬度譜線的半角寬度對于一定的波長來說，各級譜線之間的距離由光柵常量d決定。各級譜線的強度分布，隨b與d的比值而改變。在這個比值為整數(shù)的情況下，某些級數(shù)的譜線將消失。這種現(xiàn)象稱為譜線的缺級。29而且第三級譜缺級光柵常數(shù) ( a + b )a 的可能最小寬度在上述條件下最多能看到多少條譜線28600 n m由第三級譜缺級判斷0.8510 - - 3(mm)2.5610 - - 3(mm)2610 - - 4 0