光学课件 第二章 光的衍射5.pptVIP

第二章 光的衍射 光的衍射现象 惠更斯—菲涅耳原理 菲涅耳半波带 菲涅耳衍射（圆孔和圆屏） 菲涅耳直边衍射 夫琅和费单缝衍射 夫琅和费圆孔衍射衍射 平面衍射光栅 晶体对伦琴射线的衍射 一、波的衍射： 菲涅耳半波带 一、菲涅耳半波带 光源 波面 考察点 极点， 它们都在障碍物 （圆孔）的对称轴上。 菲涅耳半波带： 设想将 以 为对称轴分成许多环形带，使每两个相邻带的边缘到 点的距离差为半个波长。即： 这些环形带就叫菲涅耳半波带。 菲涅耳衍射（圆孔和圆屏） 一、圆孔衍射（考察圆孔对称轴上一点） 近似地第 个半波带面积为； (常数） 波面 露出的面积： 波面 露出部分 包含的半波带数： 例　题 　　如图：若圆屏刚 好挡住第３、６、 ７、９个半波带。问： 此时屏上Ｐ点的光强 与没有圆屏时Ｐ点的 光强比为多少？ 问题与讨论 1、第三级缺级时, d与b的比例关系有几种情况？ 2、画出上各种情况光栅衍射光强分布示意图（N=3）。 3、如何增加单缝衍射中央极大内光栅衍射主极大的条纹数？ 夫琅和费圆孔衍射衍射 1、中央极大位置： 2、一级极小值位置： 3、一极最大位置： 4、中央极大（爱里斑）半角宽度： 5、爱里斑占总能量的 解：设波长λ1=400nm的紫光的第三级谱线V3和波长λ2=760nm的红光的第二级谱线R2的衍射角分别为φ13、 φ22，与中心P0的距离分别为x13、 x22，由光栅方程得： 由几何关系得： x13 x22表示紫光的第三级谱线V3比红光的第二级谱线R2靠近中央明纹，可见第二、第三级光谱发生了重叠。 120页例2.3 137页例2.3 光线斜入射时的光栅方程 λ d sin? 光栅 观察屏 L o p f ? d sin 角度符号规定：光线在法线的同侧时取正　 ? 0 0 入射光 衍射光 法线 光栅 五、光栅方程 改变?? ，即可改变 0 级衍射光的方向。 相邻入射光的相位差： 有 例如0级衍射光（k = 0）， 斜入射可获得更高级次条纹 对于确定的j，变化，则 也变化。 六、双缝衍射（N=2） 双缝衍射的光强： 双缝干涉的光强： 显然双缝衍射光强的后一部分为双缝干涉的结果，它描述的是光强为 、位相差为 的两束光干涉的情况。那里假定两条缝是任意窄的即 ，光屏上所有位相 相同的各点的有效光强实际上几乎相同，即干涉时每个亮条纹差不多有相同的强度。但在 的条件不满足时，实际的双缝衍射是被单缝衍射调制下的双缝干涉。 七、光栅光谱： 紫色的谱线在光谱的内缘，红色的谱线在外缘，零级主极大没有色散现象。实际使用时，为了避免各级谱线重叠，可用滤光片滤去不需要观察的谱线。 波长不同的同级谱线集 合起来构成的谱线称为光栅光谱。 八、闪耀光栅 1、透射光栅的缺点： 没有色散的零级主极大与单缝衍射的中央主极大相重合，在光谱分析中无用的零级主极大占用了入射光能量的大部分，剩下的能量又要分配到正负光谱上，结果使所要利用的那级光谱分配到很少的能量，光谱变得很弱。我们希望光栅衍射的中央主极大方向最好能转移到光栅衍射的较高级次的主极大方向，从而使要利用的那级光谱分配到较大的能量，从而大大增加其亮度。 1910年伍德（W.wood)最先成功地刻制出这种光栅,称为闪耀光栅. 　　单缝衍射的中央极大位置与光栅衍射零级 主极大位置怎么确定？ 讨论： ? 0 p 焦距 f 缝平面 G 观察屏 透镜 L ? dsin? d ? 透镜 f ? dx 缝平面 b ? 观测屏 ? 结论：缝上各点到达屏 上的某点光程相同的方向。 结论：相邻缝上对应点到 达屏上某点光程相同的方向。 2、闪耀光栅 （1）单槽面衍射的中央零级极大方向的确定