华中科技大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二十二章 光的衍射

波动光学 光波的干涉 光波的衍射 光波的偏振 华中科技大学物理系

第五篇 第二十二章光的衍射

第二十二章 光的衍射 第五篇

第二十二章光的衍射 §22-1导言 §222单缝夫朗和费衍射 §22-3双缝衍射 §224多缝衍射(光栅) §225圆孔衍射 §226X射线的衍射 §22-7全息照相

第二十二章 光的衍射 §22—1 导言 §22—2 单缝夫朗和费衍射 §22—3 双缝衍射 §22—4 多缝衍射（光栅） §22—5 圆孔衍射 §22—6 X 射线的衍射 §22—7 全息照相

§221导言 光的衍射现象 缝宽a~入 光可绕过障碍物前进,并在障碍物后方形成明暗 相间的衍射条纹。 演示:单缝、单丝、圆孔衍射现象

1. 光的衍射现象 S ? §22—1 导言 光可绕过障碍物前进，并在障碍物后方形成明暗 相间的衍射条纹。 缝宽 a ~  1 演示：单缝、单丝、圆孔衍射现象

指缝的衍射现象 剥须刀片的衍射现象 o回 圆孔衍射现象 2

-10 -5 0 5 10 -10 -505 10 -10 -5 0 5 10 -10 -505 10 2 圆孔衍射现象

2.惠更斯一菲涅尔原理(处理衍射的理论基础 波阵面上各面积元所发出的 nn 球面子波在观察点P的相干叠加 r 决定了P点的合振动及光强。 衍射现象实为无限多个无限 小的子波的干涉效应。 小→E=dy∝ f0)a(∑; cos o(t-)d> P点的合振动=中=/Ca)aCm2x7-)d ∑ 菲涅尔衍射公式

2. 惠更斯 菲涅尔原理 （处理衍射的理论基础） r p d   波阵面上各面积元所发出的 球面子波在观察点 的相干叠加 决定了 p 点的合振动及光强。 p 衍射现象实为无限多个无限 小的子波的干涉效应。 d  dE = dy ) u r cos (t r f( )a( )i −     d  p 点的合振动 ) r T t cos 2 ( r f( )a( ) y dy C i    −  = =     d  菲涅尔衍射公式 3 n 

3.菲涅尔衍射与夫朗和费衍射 菲涅耳衍射 夫朗和费衍射 S 有限远 无限远 入射光为非平行光 入射光为平行光 1衍射光为非平行光 衍射光为平行光 (利用透镜达到此要求) 本章只研究夫朗和费衍射!

3. 菲涅尔衍射与夫朗和费衍射 菲涅耳衍射 夫朗和费衍射 S P 有限远 无限远 入射光为非平行光 衍射光为非平行光 入射光为平行光 衍射光为平行光 （利用透镜达到此要求） 4 S P 本章只研究夫朗和费衍射！ f f

§222单缝夫朗和费衍射 单缝衍射装置图 透镜凵透镜 单缝 光屏衍射图样 明暗条纹位置分布 研究的问题 条纹强度分布 5

§22—2 单缝夫朗和费衍射 研究的问题 明暗条纹位置分布 条纹强度分布 I 5

1.明暗条纹位置分布 P—中央明纹(中央极大) 任意点P(用半波带法) 抓住缝边缘两光线光程差 入 aSin0=2=入 相邻半波带对应子波光程差为了, 将缝分成两部份(两个半波带 在P点叠加相消,故 P处为第一暗纹

（用半波带法）    = = 2 a sin 2 1. 明暗条纹位置分布 P0 中央明纹（中央极大） 任意点 P 抓住缝边缘两光线光程差： P  P0 6 2   2  a 将缝分成两部份（两个半波带）， f 相邻半波带对应子波光程差为 在 点叠加相消，故 2  P P 处为第一暗纹

再考虑另一点P a sine=4==2% 将缝分成四个半波带 可以判断出P处应 是第二级暗纹。 以此类推, K级暗纹(极小): asn日=±玩入k=1,2,3, (缝被分成偶数个半波带) K级明纹(极大): 入 si0=+(2k+l)k=1,2,3,… (缝被分成奇数个半波带) 0=0一中央明纹 7

再考虑另一点    2 2 a sin = 4 = K级暗纹（极小）： P'  P' 可以判断出P’处 应 将缝分成四个半波带， 是第二级暗纹。 （缝被分成偶数个半波带） asin = k k = 1,2,3,  7 a 2 2  2  2  2  以此类推， 2 a sin ( 2k 1)   =  +  = 0 k = 1,2,3,  （缝被分成奇数个半波带） 中央明纹 K级明纹（极大）：