《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十三章 光的衍射

第十三章 光的衍射 8131光的衍射 赢更析一菲滨乳原理 §13-2单缝夫琅禾费衍射 &13-3衍射光栅 §13-4圆饼封 光学兴器的粉钟率 §13-5X时婆的饰射 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 1 第十三章 光的衍射 §13-1 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 §13-2 单缝夫琅禾费衍射 §13-3 衍射光栅 §13-4 圆孔衍射 光学仪器的分辩率 §13-5 X射线的衍射

813-1光的衍射惠更斯一菲涅耳原理 衍射现象是波动性的另一重要表现。 只要光在传播，就有衍射现象。 衍射和传播是联在一起的。 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 2 衍射现象是波动性的另一重要表现。 只要光在传播，就有衍射现象。 衍射和传播是联在一起的。 §13-1 光的衍射 惠更斯－菲涅耳原理

13.1.1光的衍射现象及分类 1、什么叫衍射 波在传播中遇到障碍物，使波面受到限制时， 能够绕过障碍物继续前进的现象。 2、光的衍射现象 ·光不再是直线传播，而有光进入障碍物后的几何 阴影区。 ·光所到达的区域，其强度分布也不均匀。 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 3 1、什么叫衍射 2、光的衍射现象 • 光不再是直线传播，而有光进入障碍物后的几何 阴影区。 • 光所到达的区域，其强度分布也不均匀。 波在传播中遇到障碍物，使波面受到限制时， 能够绕过障碍物继续前进的现象。 13.1.1 光的衍射现象及分类

实验发现，光通 屏幕E 过宽缝时，是沿直线 光源 单缝K 传播的，如图(a)所示 b (a) 屏 若将缝的宽度减小 a 到约104m及更小时，缝 后几何阴影区的光屏上 光源 将出现衍射条纹，如图 (b)所示，这就是光的 衍射现象。 (6) 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 4 单缝K a b S 光源 (a) 屏 幕 E 屏 幕 E a S 光源 (b) b 实验发现，光通 过宽缝时，是沿直线 传播的，如图(a)所示。 若将缝的宽度减小 到约10−4m及更小时，缝 后几何阴影区的光屏上 将出现衍射条纹，如图 (b)所示，这就是光的 衍射现象

13.1.2惠更斯-菲湿耳原理 1、惠更斯一菲涅耳原理的基本内容 必波动有两个基本特性， 波是振动的传播， 波具有时空周期性，且能相互叠加。 惠更斯提出的子波假设：波阵面上的每一点都可看成 是发射子波的新波源，任意时刻子波的包迹即为新的波阵 面。 “子波”的概念不涉及波动的时、空周期性，因而不 能说明在不同方向上波的强度分布，即不能解释波的衍 射。 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 5 13.1.2 惠更斯－菲涅耳原理 1、惠更斯－菲涅耳原理的基本内容 ❖ 波动有两个基本特性， ❖ 惠更斯提出的子波假设：波阵面上的每一点都可看成 是发射子波的新波源，任意时刻子波的包迹即为新的波阵 面。 “子波”的概念不涉及波动的时、空周期性，因而不 能说明在不同方向上波的强度分布，即不能解释波的衍 射。 波是振动的传播， 波具有时空周期性，且能相互叠加

菲涅耳在惠更斯提出的子波假设基础上，补充 了描述次波基本特征的时空周期的物理量：位相和 振幅，及波的叠加。认为：从同一波阵面上各点发 出的次波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而 产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该 点的相干叠加所决定。这就是惠更斯一菲涅耳原理。 惠更斯—菲涅尔原理=次波与次波的相干叠加 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 6 ❖ 菲涅耳在惠更斯提出的子波假设基础上，补充 了描述次波基本特征的时空周期的物理量:位相和 振幅，及波的叠加。认为：从同一波阵面上各点发 出的次波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而 产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该 点的相干叠加所决定。这就是惠更斯—菲涅耳原理。 惠更斯——菲涅尔原理= 次波与次波的相干叠加

2、惠更斯一菲涅耳原理的数学表示 基本出发点：波面S 在其前面某点P相干 叠加的结果，取决于 波面上所有面元ds在 P点产生的振动之和。 在S上取一面元ds,ds子波源发出的子波在P点引起的 振动为： b=0as2r号26 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 7 2、惠更斯－菲涅耳原理的数学表示 在S上取一面元ds，ds子波源发出的子波在P点引起的 振动为： ( ) cos 2 ( ) K t r dE C dS r T    = − 基本出发点：波面S 在其前面某点P相干 叠加的结果，取决于 波面上所有面元ds在 P点产生的振动之和。 ds n S P θ r

式中C为比例系数，K(日)为随6角增大而缓慢减小 的函数，称为倾斜因子.当日=O时，K(θ)为最大； 当 时买K(9)=O,因而子波叠加后振幅为零 波阵面上所有6面元发出的子波在P点引起的 合振动为 6jak-co2ah 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 8 ❖ 波阵面上所有dS面元发出的子波在P点引起的 合振动为 ( ) cos 2 ( ) K t r E dE C dS r T    = = −   式中C为比例系数，K(θ)为随θ角增大而缓慢减小 的函数，称为倾斜因子.当θ＝0时，K(θ)为最大； 当 时，K(θ)＝0，因而子波叠加后振幅为零. 2   

§13-2单缝夫琅禾费衍射 一、单缝夫琅禾费衍射 1、装置和现象 L 0 L1、L2透镜A:单缝E:屏幕 瑚胶 缝宽a 缝屏距D(L2之焦距f) 9 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 9 §13-2 单缝夫琅禾费衍射 D f S 一、单缝夫琅禾费衍射 1、装置和现象 L1 A E L1、L2 透镜 A：单缝 E：屏幕 a 中央 明纹 L2 缝宽a 缝屏距D（L2之焦距f）

夫朗禾费单缝衍射图样是一组与狭缝平行的明暗相间的 条纹，其中中央条纹最亮最宽。 10 首页上页下页退出

首 页 上 页 下 页 退 出 10 夫朗禾费单缝衍射图样是一组与狭缝平行的明暗相间的 条纹，其中中央条纹最亮最宽