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DiffractionofLight光的衍射第二章DiffractionofLight光的衍射第二章1Ch2-1光的衍射現象惠更斯-菲涅耳原理Ch2-1光的衍射現象2縫較大時,光是直線傳播的??p很小時,衍射現象明顯。衍射現象:波在傳播過程中,遇到障礙物將繞過障礙物而偏離直線傳播。光也有衍射現象。
只有當障礙物的尺寸與波長相當時,衍射現象才比較明顯。屏幕陰影屏幕一、光的衍射現象縫較大時,光是直線傳播的??p很小時,衍射現象明顯。衍射現象:3針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏4手指縫眼皮縫都可觀察衍射(試試看)泊松點手指縫眼皮縫都可觀察衍射(試試看)泊松點5平面波t+t時刻波面ut波傳播方向球面波t+t二、惠更斯原理內容介質中任一波陣面上的各點,都是發(fā)射子波的新波源,其后任意時刻,這些子波的包絡面就是新的波陣面。根據惠更斯原理,只要知道某一時刻的波陣面,就可以確定下一時刻的波陣面。t時刻波面平面波t+t時刻波面ut波傳播方向球面波t+t二、惠6波在傳播過程中,遇到障礙物時其傳播方向發(fā)生改變,繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播的現象。利用惠更斯原理可解釋波的衍射、反射和折射等現象。1.波的衍射波達到狹縫處,縫上各點都可看作子波源,作出子波包絡,得到新的波前。在縫的邊緣處,波的傳播方向發(fā)生改變。當狹縫縮小,與波長相近時,衍射效果顯著。衍射現象是波動特征之一。水波通過狹縫后的衍射圖象?;莞乖淼膽貌ㄔ趥鞑ミ^程中,遇到障礙物時其傳播方向發(fā)生改變,繞過7當波傳播到兩種介質的分界面時,一部分反射形成反射波,另一部分進入介質形成折射波。①.入射線、反射線和界面的法線在同一平面上;(1)反射定律②.反射角等于入射角。①.入射線、折射線和界面的法線在同一平面上;②.(2)折射定律2.波的反射與折射當波傳播到兩種介質的分界面時,一部分反射形成反8
1815年,菲涅爾根據波的疊加和干涉原理,在惠更斯的子波假設基礎上,提出了子波相干疊加的思想,從而建立了反映光的衍射規(guī)律的惠更斯-菲涅耳原理:三、惠更斯—菲涅爾原理
從同一波陣面上各點所發(fā)出的子波是相干的。波陣面前方空間某點的光振動,就是這些子波到達該點相干疊加的結果?;莞固岢龅淖硬ǜ拍?,可解決波的傳播方向的問題。菲涅爾提出子波干涉的概念,可解決能量分布問題。1815年,菲涅爾根據波的疊加和干涉原理,9:波陣面上面元
(子波波源)子波在點引起的振動振幅并與有關。:
時刻波陣面*惠更斯—菲涅爾原理的數學表達式:波陣面上面元子波在點引起的振動振幅并10C—比例常數K()—傾斜因子惠更斯—菲涅耳原理解釋了波為什么不向后傳的問題,這是惠更斯原理所無法解釋的。P點的光振動(惠—菲原理的數學表達式)為:C—比例常數K()—傾斜因子惠更11根據這一原理,原則上可計算任意形狀孔徑的衍射問題。為了避免復雜的積分運算,實際中常用半波帶法和振幅矢量法等。:波陣面上面元(子波波源):
時刻波陣面*根據這一原理,原則上可計算任意形狀孔徑的衍射12?光源或接收屏距離衍射屏為有限遠--菲涅耳衍射均滿足傍軸近似?光源或接收屏距離衍射屏都相當于無限遠—衍射物上的入射波和衍射波都可看成平面波夫瑯禾費衍射均滿足遠場近似光源障礙物接收屏光源障礙物接收屏四、菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射?光源或接收屏距離衍射屏為有限遠--菲涅耳衍射均滿足傍軸近似13觀察比較方便,但定量計算卻很復雜。計算比較簡單。光源、屏與縫相距有限遠光源、屏與縫相距無限遠夫瑯禾費衍射菲涅爾衍射在實驗中實現夫瑯禾費衍射觀察比較方便,但定量計算卻很復雜。計算比較簡單。光源、屏14菲涅耳衍射夫瑯禾費衍射
1源和場點均滿足傍軸近似但不滿足遠場近似源點和場點均滿足遠場近似
2源和場點或而者之一在有限遠源和場點均在無限遠
3非平行光衍射平行光衍射
4光源和接收平面非物像共軛面光源和接收平面為物像共軛面衍射分類的幾種表述菲涅耳衍射夫瑯禾費衍射1源和場點均滿15◆重點:惠更斯——菲涅耳原理,單縫夫瑯禾費衍射,光柵衍射。
◆難點:單縫夫瑯禾費衍射中半波帶法的理解和運用。
單縫明、暗紋條件及其原因。光柵衍射中條紋的成因和對條紋的缺級分析?!糁攸c:16DiffractionofLight光的衍射第二章DiffractionofLight光的衍射第二章17Ch2-1光的衍射現象惠更斯-菲涅耳原理Ch2-1光的衍射現象18縫較大時,光是直線傳播的??p很小時,衍射現象明顯。衍射現象:波在傳播過程中,遇到障礙物將繞過障礙物而偏離直線傳播。光也有衍射現象。
只有當障礙物的尺寸與波長相當時,衍射現象才比較明顯。屏幕陰影屏幕一、光的衍射現象縫較大時,光是直線傳播的??p很小時,衍射現象明顯。衍射現象:19針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏20手指縫眼皮縫都可觀察衍射(試試看)泊松點手指縫眼皮縫都可觀察衍射(試試看)泊松點21平面波t+t時刻波面ut波傳播方向球面波t+t二、惠更斯原理內容介質中任一波陣面上的各點,都是發(fā)射子波的新波源,其后任意時刻,這些子波的包絡面就是新的波陣面。根據惠更斯原理,只要知道某一時刻的波陣面,就可以確定下一時刻的波陣面。t時刻波面平面波t+t時刻波面ut波傳播方向球面波t+t二、惠22波在傳播過程中,遇到障礙物時其傳播方向發(fā)生改變,繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播的現象。利用惠更斯原理可解釋波的衍射、反射和折射等現象。1.波的衍射波達到狹縫處,縫上各點都可看作子波源,作出子波包絡,得到新的波前。在縫的邊緣處,波的傳播方向發(fā)生改變。當狹縫縮小,與波長相近時,衍射效果顯著。衍射現象是波動特征之一。水波通過狹縫后的衍射圖象?;莞乖淼膽貌ㄔ趥鞑ミ^程中,遇到障礙物時其傳播方向發(fā)生改變,繞過23當波傳播到兩種介質的分界面時,一部分反射形成反射波,另一部分進入介質形成折射波。①.入射線、反射線和界面的法線在同一平面上;(1)反射定律②.反射角等于入射角。①.入射線、折射線和界面的法線在同一平面上;②.(2)折射定律2.波的反射與折射當波傳播到兩種介質的分界面時,一部分反射形成反24
1815年,菲涅爾根據波的疊加和干涉原理,在惠更斯的子波假設基礎上,提出了子波相干疊加的思想,從而建立了反映光的衍射規(guī)律的惠更斯-菲涅耳原理:三、惠更斯—菲涅爾原理
從同一波陣面上各點所發(fā)出的子波是相干的。波陣面前方空間某點的光振動,就是這些子波到達該點相干疊加的結果?;莞固岢龅淖硬ǜ拍?,可解決波的傳播方向的問題。菲涅爾提出子波干涉的概念,可解決能量分布問題。1815年,菲涅爾根據波的疊加和干涉原理,25:波陣面上面元
(子波波源)子波在點引起的振動振幅并與有關。:
時刻波陣面*惠更斯—菲涅爾原理的數學表達式:波陣面上面元子波在點引起的振動振幅并26C—比例常數K()—傾斜因子惠更斯—菲涅耳原理解釋了波為什么不向后傳的問題,這是惠更斯原理所無法解釋的。P點的光振動(惠—菲原理的數學表達式)為:C—比例常數K()—傾斜因子惠更27根據這一原理,原則上可計算任意形狀孔徑的衍射問題。為了避免復雜的積分運算,實際中常用半波帶法和振幅矢量法等。:波陣面上面元(子波波源):
時刻波陣面*根據這一原理,原則上可計算任意形狀孔徑的衍射28?光源或接收屏距離衍射屏為有限遠--菲涅耳衍射均滿足傍軸近似?光源或接收屏距離衍射屏都相當于無限遠—衍射物上的入射波和衍射波都可看成平面波夫瑯禾費衍射均滿足遠場近似光源障礙物接收屏光源障礙物接收屏四、菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射?光源或接收屏距離衍射屏為有限遠--菲涅耳衍射均滿足傍軸近似29觀察比較方便,但定量計算卻很復雜。計算比較簡單。光源、屏與縫相距有限遠光源、屏與縫相距無限遠夫瑯禾費衍射菲涅爾衍射在實驗中實現夫瑯禾費衍射觀察比較方便,但定量計算卻很復雜。計算比較簡單。光源、屏30菲涅耳衍射夫瑯禾費衍射
1源和場點均滿足傍軸近似但不滿足遠場近似源點和場點均滿足遠場近似
2源和場點或
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