第十二章光学2衍射-(精选·公开·课件).ppt

第十二章 光学 衍射 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 12-8 单缝的夫琅禾费衍射 12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 12-10 光栅衍射 一、光的衍射现象 二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 三、惠更斯-菲涅耳原理 第十二章 光学 衍射 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 12-8 单缝的夫琅禾费衍射 12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 12-10 光栅衍射 一、单缝的夫琅禾费衍射 单缝衍射 第十二章 光学 衍射 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 12-8 单缝的夫琅禾费衍射 12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 12-10 光栅衍射 一、圆孔的夫琅禾费衍射 二、光学仪器的分辨本领 第十二章 光学 衍射 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 12-8 单缝的夫琅禾费衍射 12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 12-10 光栅衍射 一、光栅衍射 1 单缝衍射 每条缝发的光都是单缝衍射光 多缝衍射是 N束单缝衍射光的干涉 和 N个单缝衍射图样的相干叠加 所以，光栅衍射是单缝衍射和多光束干涉的综合。 暗条纹 （I=0，即极小处） 暗纹条件： 四、缺级 五、光栅光谱 ☆光栅衍射注意几点 d，a对条纹的影响 1）如a不变，但d减小 a不变→ 单缝衍射的轮廓线不变 d减小→ 主极大变稀 缝中央亮纹范围内的主极大个数减小 缺极的级次变低 2）如d不变，但a减小 d不变→ 各主极大位置不变 a减小→ 单缝衍射的轮廓线变宽 单缝中央亮纹范围内的主极大个数增加 缺极的级次变高 极端情形：当a→0时，单缝衍射的轮廓线变为水平直线，第一暗纹在±∞处。 七、干涉和衍射的区别和联系 例12-7 在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射到宽度a=4λ的单缝上，对应于衍射角?=30o的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为（） A，2个 B，4个 C，6个 D，8个 例12-8 在单缝夫琅禾费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小，若用钠黄光（λ=589.3nm）垂直照射，中央明纹宽度为4.0mm；若改用波长λ=442.0nm的蓝紫光照射，则中央明纹的宽度为（） A，2.0mm B，3.0mm C，4.0mm D，5.0mm I r D=2R “爱里斑” D R 1、装置与现象 2、爱里斑 夫琅禾费圆孔衍射中，中央为亮圆斑。第一暗环所包围的 中央圆斑，称为爱里斑。其占总入射光强的84%。 半角宽度指爱里斑对透镜中心张角的一半角宽度。式中D为 圆孔的直径。 圆孔衍射中央爱里斑半角宽 θ=1.22?/D 单缝衍射中央明纹半角宽 ?=?/a 3、爱里斑的半角宽度： 两相对比：说明二者除在反映障碍物几何形状的系数不同以外，其在定性方面是一致的。 在几何光学中，是一个物点对应一个象点。 在波动光学中，是一个物点（发光点），对应一个爱里斑。 1、圆孔衍射对成象质量的影响 因此，当两个物点的爱里斑重叠到一定程度时，这两个物点在底片上将不能区分，故爱里斑的存在就引发了一个光学仪器的分辨率问题。 望远镜、显微镜（圆孔透镜） 中的物镜相当一个圆孔，成象是一个圆斑，而不是一个点。 D S1 S2 瑞利判据：当一个点光源的衍射图样的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图样的第一最暗处相重合，则正常眼睛恰能分辨出这是两个部分重叠的爱里斑，此时，这两个点光源恰好能被分辨。 2、分辨率 两光强相同的非相干物点，其象点相互靠近，瑞利提出了一个可分辨的标准。 S1 S2 ? 成像系统 S1’ S2’ S1 S2 S1 S2 S1 S2 能分辨 恰能分辨 不能分辨 q 最小分辨角： （两点光源在透镜处所张的角） 分辨本领： （光学仪器的最小分辨角的倒数） 提高仪器分辨本领的两种方法——增大孔径，减小波长 望远镜： ?不可选择，可使D?； 显微镜： D不会很大，可使??。 D S1 S2 Ex. 通常人眼的瞳孔直径约为3毫米,问其最小分辨角是多大?远处两根细丝之间的距离为2毫米,问离开多远时恰能分辩？l=5500A 光栅：由大量等宽，等间距的平行狭缝(或反射面) 所组成的光学元件。 分类：透射光栅、反射光栅 a b o P q a 缝宽 b 缝间不通光部分距离 d = a + b 光栅常数 不考虑衍射 多缝干涉 考虑衍射 多缝衍射 d 反射光栅 d 透射光栅 光栅