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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,第二章,波動光學(xué)的基本概念,(,一,),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,Lecture 5,2.7,夫瑯和費,衍射,1.,夫瑯和費單縫衍射和矩孔衍射,(1),實驗裝置和現(xiàn)象,(2),光強公式,(3),光強分布特征,2.Babinet,原理,第,五,講,1.,夫瑯和費單縫衍射,(1),實驗裝置和現(xiàn)象,實驗結(jié)果:,在接收屏上沿著,x,方向出現(xiàn)明暗相間的衍射花樣。,(2),光強公式,屏幕,L1,L2,縫長為,b,沿,y,方向,.,由
2、惠更斯,-,菲涅爾原理,把單縫處的波面分割成許多等寬的小窄條,面積,ds,=b,dx,它們是振幅相等,初相位相等的子波源,向各個方向,發(fā)出次級子波,.,來自不同面元,具有相同衍射角,的光波,會聚在屏幕上同一點,P.P,點的復(fù)振幅是這些子波在,P,點的復(fù)振幅的疊加。,在,衍射方向上,單縫邊緣光束的光程差為,由菲涅耳衍射積分公式,,P,點光振動的復(fù)振幅為,設(shè),ds,為距中心,為,x,的面元,到,P,點的光程為,r,,,中心處的面元到,P,點的光程為,r,0,,,則這兩光程之差為,其中 是夾縫處次波源的,復(fù)振幅,,,為,一常數(shù)。,夫瑯和費單縫衍射中,,P,點光來自同一方向,傾斜因子相同。不同方向的光
3、,滿足近軸條件,,將積分號中常數(shù)提到積分號外,,令,其物理意義為邊緣光束在,衍射方向上相位差之半,.,因此,P,點的光強為,對光強求極值,令,得,(3),光強分布特征,在屏幕中央,各光線同相位,相干疊加后產(chǎn)生極大光強。零級衍射斑的中心就是幾何光學(xué)的像點。,(I),中央衍射極大,(II),各級衍射極小,當(dāng),時,,即當(dāng),時,,為衍射極小,.,衍射極小對應(yīng)的衍射角為,單縫衍射暗紋公式,夫瑯和費衍射中,衍射角很小,因此衍射極小對應(yīng)的衍射角也可表示為:,各極小近似等間距。,(III),各級衍射次極大,對光強求極值,令,得,為超越方程,作圖求解,解得,各次極大能量很小,且越往外越小,.,絕大部分(,85%
4、,以上)能量集中在中央衍射極大中,.,相對光強曲線,中央亮紋角寬度,I,P,0,x,1,x,2,L,2,f,2,1,(IV),明條紋的角寬度,相鄰暗紋的角距離作為其間亮紋的角寬度,相鄰兩暗紋角寬度,中央明條紋的角寬度為其它明條紋角寬度的兩倍,.,總結(jié),:,(a),中央光強極大,次最大值遠(yuǎn)小于中央值。并隨,j,增大而很快減小,(b),中央明條紋的角寬度為其它明條紋角寬度的兩倍,.,(c),中央明條紋的角寬度與,a,成反比,與波長成正比。,(d),當(dāng),時,,各極大擠在屏幕中心,形成一亮點,為幾何光學(xué)的焦點,衍射消失,.,單縫寬度變化,中央明紋寬度如何變化?,越大,越大,衍射效應(yīng)越明顯,.,入射波長變化,衍射效應(yīng)如何變化,?,線光源的單縫衍射,衍射圖樣為直線條紋,是無數(shù)點光源,形成的衍射圖樣非相干疊加的結(jié)果。,夫瑯和費矩孔衍射,夫瑯和費矩孔衍射中光源、衍射屏和衍射圖樣的對應(yīng),2.Babinet,原理,互補屏,透光部分相加等于無衍射屏。,平行光入射到互補屏?xí)r,,按幾何光學(xué)原理成象,除像點之外,處處振動為零。,即細(xì)絲與狹縫的衍射花樣,,除零級中央主極大外,處處相同。,激光測徑儀的原理。,Homework 2.4,Page 225 4,由,作圖法解這超越方程,得,為中央極大半強點對應(yīng)的衍射角,.,返回,