三峡大学理学院：《大学物理》PT电子教案_第十三章 光的衍射（张甫宽）

光在传播过程中遇到障碍物时,会偏离直线传 播的现象,称为光的衍射现象

光在传播过程中遇到障碍物时，会偏离直线传 播的现象，称为光的衍射现象

13-1光的衍射惠更斯-菲涅耳原理 、惠更斯-贵涅耳原理 惠更斯原理: 波前上每一点都可以看作是发出球面子波的新 波源,这些子波的包络面就是下一时刻的波前。 惠更斯菲涅耳原理 波面上的任一点都可以看作能向外发射子波的 新浪源,波的前方空间某一点P的振动就是到达该 点的所有子浪的相干叠加

13-1 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 一、惠更斯-费涅耳原理 惠更斯原理： 波面上的任一点都可以看作能向外发射子波的 新波源，波的前方空间某一点P的振动就是到达该 点的所有子波的相干叠加。 波前上每一点都可以看作是发出球面子波的新 波源，这些子波的包络面就是下一时刻的波前。 惠更斯-菲涅耳原理:

面元dS处的振动媒质在P点引起的振动 dE=c K( cos 2(-ds 式中:C为比例系数,K(O是随0变化的函数,r 是P点到面元d的距离。 P点的光振动为 P E=-∫E=∫cA COS 2IT Das T

dS r T t r K dE C cos 2 ( ) ( )    = − S n   P dS r 面元 dS 处的振动媒质在P点引起的振动： 式中: C 为比例系数，K(θ)是随θ变化的函数，r 是 P 点到面元 dS 的距离。 P点的光振动为：   = = − dS r T t r K E dE C cos ( ) ( )    2

二、光的衍射现及其分粪 屏幕 屏幕 阴 影 缝较大时,光是直线传播的缝很小时,衍射现象明显

缝较大时，光是直线传播的 缝很小时，衍射现象明显 阴 影 屏幕 屏幕 二、光的衍射现象及其分类

衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。 行射的分类 E 差涅耳新射: S— 当光源与观察屏或其光源 中之一)离障碍物为有 B 限远时产生的衍射。 障碍物 接收屏 未狼天费新射 当光源和观察屏离障碍 物的距离都为无限远时光源 B 所产生的衍射。 障碍物 接收屏

光源 障碍物 接收屏 S 光源 障碍物 接收屏 衍射的分类: 菲涅耳衍射 : 夫琅禾费衍射 : 衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。 当光源与观察屏(或其 中之一)离障碍物为有 限远时产生的衍射。 当光源和观察屏离障碍 物的距离都为无限远时 所产生的衍射

13-2单缝夫琅禾费衍射 宽度远小于长度的矩形狭缝,称为单缝。 单缝衍射实验装置 E屏幕 K

S * 单缝衍射实验装置 屏幕 L1 K L2 E 13-2 单缝夫琅禾费衍射 宽度远小于长度的矩形狭缝，称为单缝

菲涅耳半波带 单缝兩端点4和B发出两条光线到达P点的光程差: s=asin pp 衍射角不同, 最大光程差也 (1 不同,P点位 置不同,光的 强度分布取决 P B 于最大光程差 f

一、 菲涅耳半波带 A B f x C  P0  a (1 ) (1 ) (1 ) P ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) 单缝两端点A和B发出两条光线到达P点的光程差 ：  = asin  衍射角不同， 最大光程差也 不同，P点位 置不同，光的 强度分布取决 于最大光程差

将单缝上的波阵面划分为若干面积相等的部分, 若每部分最边缘的两条光线到屏上的光程差 这样的浪带称半波带。 A面可以分成多少个半被A 带由下式确定: asin (=m 式中 m为半波带数目。 B

将单缝上的波阵面划分为若干面积相等的部分， 若每部分最边缘的两条光线到屏上的光程差 ， 这样的波带称半波带。 2  A B A3 A1 A2 C  AB面可以分成多少个半波 带由下式确定: 2 sin  a  = m 式中: m为半波带数目

二、明纹和暗纹公式 1、中央明纹 Po点的干涉相互加强, 出现明纹。 B 了f

二、明纹和暗纹公式 PO点的干涉相互加强， 出现明纹。 A B f P0 a (1 ) (1 ) (1 ) 1、中央明纹

菲涅耳半波带法 两个相邻的半波带 上对应点发出的子 浪会聚于P点时,其 2 光程差怡好为M/2, 因此干涉相消。 B

菲涅耳半波带法 A B A3 A1 A2 C  两个相邻的半波带 上对应点发出的子 波会聚于P点时，其 光程差恰好为λ/2， 因此干涉相消