安徽科技学院：《工程光学》课程教学资源（PPT课件）第十二章 光的衍射 diffraction of light（一）光的衍射现象、惠—菲原理、夫琅和费单缝衍射

第十二章 光波的衍射 chapter 12 diffraction of light

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12-1 光的衍射现象，惠一菲原理 现象 Can you Yes I can Hear me? 波在传播中遇到障碍物时可以改变传播方向 而绕过障碍物，这种现象称为衍射

18-1光的衍射 惠-费原理 12-1 光的衍射现象，惠—菲原理 一 现象 波在传播中遇到障碍物时可以改变传播方向 而绕过障碍物，这种现象称为衍射。 Can you Hear me? Yes I can 13-1光的衍射 惠-费原理 2

为甚麽日常生活中看到光是直线传播的？ 原因一衍射能力与波长有关，波长越长，衍射 能力越强。 波长的长短是相对的，越大，衍射的能力 越强。 缝宽a较大 a~0.1mm

为甚麽日常生活中看到光是直线传播的？ 缝宽a 较大 a～0.1mm 原因—衍射能力与波长有关，波长越长，衍射 能力越强。 波长的长短是相对的， 越大，衍射的能力 越强。 a  3

有行身时见象 行射屏障碍物) 入射光波 衍射图样 观寨屏 侠缝 针尖 圆孔 圆屏 4

衍射现象 4

圆孔 圆屏 单缝

圆孔 圆屏 单缝 5

二惠更斯一菲涅尔原理 惠更斯原理(1690) t什△t (1)波前上的每一点都是新的波源，发出球面 子波。 (2)子波的包络面是新的波前。 67

二 惠更斯—菲涅尔原理 惠更斯原理(1690) （1）波前上的每一点都是新的波源，发出球面 子波。 （2）子波的包络面是新的波前。 t+△t t 6

缺点；不能计算波强，不能解释后退波。 菲涅尔补充(1815) (1)波前上每一点都是相干波源，发出的 子波为相干波。 (2)空间任一点波强为所有子波相干叠如 的结果。 ds dB。xa(gkk S(波前) 设初相为零

缺点；不能计算波强，不能解释后退波。 菲涅尔补充(1815) （1）波前上每一点都是相干波源，发出的 子波为相干波。 （2）空间任一点波强为所有子波相干叠加 的结果。 · p dEp Q dS S(波前) 设初相为零 n  r ( ) ( ) P a Q k dE ds r   7

K(0):方向因子 (Q)取决于波前上Q点的强度 dc,=aOl0 uox(ox--子 t,=j∬aek0 dsco(or--无 =Fop cost(ot+中n) P处波的强度：pcE

P 处波的强度: 2 p p 0 I E  K( ): 方向因子 a(Q) 取决于波前上Q点的强度 ( ) ( ) 2 cos( ) P a Q k dE ds t r r     = − ( ) ( ) 2 cos( ) P s a Q k E ds t r r     = − 0 cos( ) = + E t p p   8

三两类衍射 障碍物 观察屏 光源 B P (1)菲涅耳（Fresnel)衍射（近场衍射） L和D中至少有一个是有限值。 (2)夫琅禾费 (Fraunhofer)衍射（远场衍射） L和D皆为无限大（可用透镜实现）

三 两类衍射 三 两类衍射 （1）菲涅耳（Fresnel）衍射(近场衍射） （2）夫琅禾费（Fraunhofer）衍射（远场衍射） L 和 D中至少有一个是有限值。 L 和 D皆为无限大（可用透镜实现）。 光源 障碍物 观察屏 S P L D B * 9

圆孔的衍射图象： P2 P; P 孔的投影 菲涅耳衍射 夫琅禾费衍射 10

孔的投影 菲涅耳衍射 夫琅禾费衍射 圆孔的衍射图象： P1 P2 P3 P4 S L B 10