光的衍射現(xiàn)象145單縫夫瑯禾費衍射146圓孔夫瑯禾費衍射147光柵衍射148光的偏振(已修改)
2025-05-08 13:55 本頁面
【正文】 縫較大時，光沿直線傳播 陰 影 屏幕 屏幕 一 、 光的衍射現(xiàn)象 光波在傳播過程中遇到障礙物 ， 能夠繞過障礙物的邊緣前進 .這種偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為 光的衍射現(xiàn)象 。 縫寬很小 時，發(fā)生衍射現(xiàn)象 4( 10 )m?? 光的衍射現(xiàn)象 光的衍射 惠更斯 — 菲涅爾原理 衍射現(xiàn)象的解說 圓孔衍射 單縫衍射 PK* SK* S二、菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射 菲 涅 爾 衍 射 衍射物 S光源、接收屏 (或兩者之一 )與衍射屏相距有限遠 P夫 瑯 禾 費 衍 射 光源、接收屏與衍射屏相距無限遠 衍射物 K1L2L在實驗中實現(xiàn) 夫瑯禾費衍射 SKP惠更斯原理：波陣面上每一點都可看作發(fā)射子波的波源 ,這些子波的包絡面就是下一時刻的新的波陣面 菲涅耳補充指出： 間相遇時，會發(fā)生干涉。 dd ( ) SAKr??()K ? 稱為傾斜因子 P點總的光振動為波面 S上所有點波源在該點引起的光振動的相干疊加。 dS發(fā)出的光在 P點引起的振幅 π( ) ( ) 02KK? ? ? ?? ? ? ? ?， 當 時 ，S?dS rne* P 惠更斯 菲涅耳原理 2co s1)( ?? ＋＝k單縫夫瑯禾費衍射的解 說 單縫夫瑯和費衍射 一、衍射實驗裝置簡介 夫 瑯 禾 費 單 縫 衍 射 ?衍射角 a0PfL EKABO P② 夫 瑯 禾 費 單 縫 衍 射 ②衍射后沿某一方向傳播的光線與平面衍射屏法線之間的夾角θ ， 稱為 衍射角 .正負規(guī)定 :從法線到光線為逆時針繞向 ,θ取正值 ,反之取負值，取值范圍 π 2 π 2?? ? ?C二、衍射條紋分析 夫 瑯 禾 費 單 縫 衍 射 afL EKABO (即垂直衍射物入射 )的所有光線被透鏡 L會聚到焦點 O(P0),它們到達該點時相位相同 ,O(P0)點為中央明條紋。 0PC二、衍射條紋分析 夫 瑯 禾 費 單 縫 衍 射 ?衍射角 a0PfL EKABO P② ?s ina θ的平行光線會聚于屏幕上 P點 AB面上各點發(fā)出的光線到達 P點的光程各不相同 .過 A點作平面 AC,AC面上各點到點 P的光程都相等 ,從面 AB上各點發(fā)出的光線到達 P點的相位差 ,就對應于從面 AB到面 AC的光程差。 兩條邊緣光線之間的光程差 s i na ???C作一些平行于 AC的平面，相鄰兩平面間的距離是入射光的半波長，即 λ/2, 這些平面將 AB分成面積相等的整數(shù)個半波帶 1 1 2,A A A A菲涅爾波帶法 1A2A2/?0PPAB?KLC o② (2)兩相鄰半波帶上 ,任何兩個對應點 (如 A1A2上的點 G1與 A2B上的點 G2)所發(fā)出的光線到達 AC面時光程差為 λ /2,相位差為 ?,在 P點會聚時將一一抵消 ,將這種波帶稱為 “ 半波帶 ” ， (1)各個半波帶的面積相等 ,所以各個半波帶在 P點引起 的光振幅接近相等。 半波帶在 P點引起的光振動的特點： 結(jié)論 相鄰半波帶發(fā)出的光線在 P點引起的光振動完全抵消 2G1G衍射角 θ 越大 ,半波帶越多 s in 2 2ak ?? ?? 相鄰兩半波帶發(fā)出的光在 P點成對地互相干涉抵消， P點出現(xiàn)暗條紋 (1)當 BC是半波長的偶數(shù)倍，單縫可分成偶數(shù)個半波帶數(shù) ,則 ( 1 , 2 , 3 , )k ?0PEKABP?C1A2/?L② sin ( 2 1 ) 2ak ?? ? ? ?( 1 , 2 , 3 , )k ? 互相干涉抵消的結(jié)果還剩下一個半波帶發(fā)出的光未被抵消，P點出現(xiàn)明條紋 (2)當 BC是半波長的奇數(shù)倍 ,單縫可分成奇數(shù)個半波帶數(shù) ,則 1A2AC2/?oPAB?K L E0P② ),3,2,1( ??k??? kka ???? 22s i n 暗紋 2)12(s i n?? ??? ka 明紋 s in 2ak ?? ??（介于明暗之間） 0s in ??a 中央明紋 結(jié)論 θ＝ 0 稱為中央明紋， k =1,2,3,… 分別稱為第一、二、三、 … 級明紋（或暗紋），上列各式中的正負號表示條紋對稱分布于中央明紋的兩側(cè)。 當 很小時 k?三、衍射條紋的特征 設縫寬 a、波長 ?，縫屏距離就是透鏡焦距 f fo1x1?kxkx1? 1k??k?a kk fx ?ta n??kkk ffx ?? s int a n ???akf 2)12(?? 明紋 akf? 暗紋 ? (1)與第一級暗紋中心對應的衍射角 θ1稱為中央明紋的半角寬度 1 a r c sin a?? ? 中央明紋寬度 (兩個第一級暗紋間距離 ) 0 1 12 2 t a nl x f ???當 很小時 , 1 a?? ?1?0122 fl afa???? 中央明紋寬度 三、衍射條紋的特征 (2)其它明紋寬度 (相鄰暗紋間距 ) 1t a n t a nkkff?????fla?? 中央明紋的寬度為較小級數(shù)明紋的兩倍 當 很小時 , k?1kkl x x??? (不均勻 ) 三、衍射條紋的特征 k越大， A A’波陣面分成的波帶數(shù)越多 ,每個半波帶的面積就越小 ,未被抵消的半波帶在 P點引起的光強越弱 ,各級明紋隨著級次的增加而光強減弱，加上中央明紋的光強占總光強的絕大部分 衍射條紋的位置和寬度與縫寬成反比 ,與波長成正比。 縫越窄 ,條紋位置離中心越遠 ,條紋排列越疏 ,衍射圖象越清晰。當縫寬大到一定程度 ,較高級次的條紋亮度很小 ,明暗模糊不清 ,形成很暗的背景 ,其它級次較低的條紋完全并入衍射角很小的中央明紋附近 ,形成單一的明紋 ,這就是幾何光學中所說的單縫的像 ,這時衍射現(xiàn)象消失 ,歸結(jié)為直線傳播的幾何光學。幾何光學是波動光學的極限情況。 ，中央明紋寬度如何變化？ 思考題： 0122 fl afa???
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