關(guān)關(guān)雎鳩 南郵 大學物理課件 11-6 惠更斯-菲涅爾原理 單縫衍射

1、15.5 惠更斯菲涅爾原理 單縫衍射11.6 惠更斯菲涅爾原理 單縫衍射夜晚的亞洲一、光的衍射現(xiàn)象小孔衍射園屏衍射方孔衍射方形網(wǎng)格衍射1. 媒質(zhì)中波動各點皆可當作球面子波的新波源；2. 任意時刻各子波源所發(fā)出子波的包跡即為新波陣面。二、惠更斯菲涅爾原理3. 從同一波陣面 S 上各點所發(fā)出的子波，傳播至某點 相遇時，也可相干疊加，產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象。Fresnel-Kirchhofer衍射積分數(shù)學處理上：Fresnel-Kirchhofer衍射積分干預(yù)：有限個波的迭加，如 雙光波、多光波；衍射：無限個波的迭加。 三、衍射的分類 當光源及觀察屏到衍射物的距離為有限遠時： 近場衍射(near-field

2、diffraction)-Fresnel 衍射數(shù)學處理上：干涉：有限個波的迭加，如 雙光波、多光波；衍射：無限個波的迭加。 當光源及觀察屏到衍射物的距離為無限遠時 遠場衍射(far-field diffraction) -Fraunhofer 衍射單縫的衍射：D 0 時 : 投影像幾何像 D 有限大時: 帶條紋的投影像(近場衍射) D 時: 條紋(遠場衍射) 狹縫入射光Dx觀察屏 = 0時，干預(yù)相長-中央明紋中心 0時，用半波帶 方法討論：四、單縫Fraunhofer衍射的半波帶分析方法四、單縫Fraunhofer衍射的半波帶分析方法 = 0時，干預(yù)相長 0時，用半波帶 方法討論： 2 2m、

3、n在 p 點引起的光振動之和：-中央明紋中心兩個半波帶 2至p點 2 2 2至p點 2 2 2結(jié)論：相鄰兩個半波帶所發(fā)出的各子波在遠處相遇時 會干預(yù)相消！假設(shè)為奇數(shù)個半波帶，那么 p 點為明紋！兩個半波帶三個半波帶asin結(jié)論：相鄰兩個半波帶所發(fā)出的各子波在遠處相遇時 會干涉相消！若為奇數(shù)個半波帶，則 p 點為明紋！半波帶數(shù)：Nasin暗明：a sin 暗紋明紋五、單縫Fraunhofer衍射的條紋寬度asin1 ：衍射角設(shè)：x f第一級暗紋：a sin 暗紋明紋五、單縫Fraunhofer衍射的條紋寬度asin1 ：衍射角設(shè)：x f第一級暗紋：( 衍射反比律 )定義：中央明紋半角寬度 ；角寬

4、度asin1中央明紋(線)寬度：第二級暗紋：( 衍射反比律 )定義：中央明紋半角寬度 ；角寬度asin1中央明紋(線)寬度：第二級暗紋：其他明紋寬度：中央明紋寬度的一半！例 單色光正入射,= 500nm, a = 0.2mm, f = 20cm，求中央明紋角寬度及線寬度。假設(shè)入射光有兩種：400nm、760nm，求兩種光第一明紋中心間距。解中央明紋角寬度：中央明紋線寬度：中央明紋寬度的一半！例 單色光正入射,= 500nm, a = 0.2mm, f = 20cm，求中央明紋角寬度及線寬度。假設(shè)入射光有兩種：400nm、760nm，求兩種光第一明紋中心間距。解中央明紋角寬度：中央明紋線寬度：明

5、紋條件：第一明紋：兩種單色光第一明紋間距：k = 1六、單縫Fraunhofer衍射的光強分布左一級明紋左二級明紋右一級明紋右二級明紋左一級明紋左二級明紋右一級明紋右二級明紋中央明紋 最寬：為其他明 紋寬度的兩倍。 最亮：絕大局部 能量集中在中央 明紋區(qū)域內(nèi)。中央明紋：七、幾點討論1. 動態(tài)變化：縫寬變化時：中央明紋展寬透鏡上下平移時：條紋隨之上下移動！對 = 0的一組衍射光之間： ，會聚在焦點o處!縫平面上下平移時：條紋位置不變！對 = 0的一組衍射光之間： ，會聚在焦點o處 !2. 單色平行光斜入射：中央明紋：出現(xiàn)在衍射角 方向上！其他條紋：暗紋明紋3. 白光入射：其他條紋：暗紋明紋3. 白光入射：1. 惠更斯菲涅爾原理：2. 衍射分類：Fresnel 衍射 與 Fraunhofer 衍射3.單縫Fraunhofer衍射：條紋分布：a sin 暗紋明紋- 中央明紋( 請看錄像 )4.單縫Fraunhofer衍射的中央明紋：動態(tài)變化：縫屏、透鏡分別上