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1、惠更斯惠更斯-菲涅耳原理和衍射现象菲涅耳原理和衍射现象分类分类12.t+t时刻的波面时刻的波面 子波波源子波波源 tu 同一波前上各点都可以看作是发射球面子波的波源，在以同一波前上各点都可以看作是发射球面子波的波源，在以后任一时刻，这些子波的包络就是波在该时刻的波面后任一时刻，这些子波的包络就是波在该时刻的波面 Review 惠更斯原理惠更斯原理 Huygens Principlet 时刻的波面时刻的波面 14-8 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理和衍射现象分类菲涅耳原理和衍射现象分类 3 用惠更斯原理确定 下一时刻球面波的波前.子波波源子波波源 t+t时刻时刻 的波面的波面t 时刻时刻的波面的波面
2、tu4一、惠更斯一、惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 同一波前上各点都可以认为是发射球面子波的波源，同一波前上各点都可以认为是发射球面子波的波源，空间任一点的光振动是所有这些子波在该点的相干叠空间任一点的光振动是所有这些子波在该点的相干叠加。加。光源光源S的波前上任意面元的波前上任意面元 d 发发出的子波在出的子波在P点所产生光振动的点所产生光振动的复振幅为复振幅为Q复振幅复振幅面元面积面元面积 距离距离倾斜因子倾斜因子惠更斯惠更斯-菲涅耳原理是波动光学的基本原理。菲涅耳原理是波动光学的基本原理。)51882年年基尔霍夫平面屏衍射理论基尔霍夫平面屏衍射理论得到得到所以有所以有此公式称为此公式称为菲
3、涅耳菲涅耳 基尔霍夫衍射积分公式基尔霍夫衍射积分公式整个波前整个波前 在在P点光振动的复振幅为点光振动的复振幅为 菲涅耳衍射积分公式菲涅耳衍射积分公式 18181818年菲涅耳根据直觉和猜测得到年菲涅耳根据直觉和猜测得到QSP6夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射:光源和接收屏到衍射屏的距离都是无限大光源和接收屏到衍射屏的距离都是无限大菲涅耳衍射菲涅耳衍射 光源和（或）接收屏到衍射屏的距离不是无限大光源和（或）接收屏到衍射屏的距离不是无限大 障碍物障碍物7满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能分辨的最小距离。分辨的最小距离。对透镜中心所张的角对透镜中心
4、所张的角q q 0 称为称为 0=1.22/D光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的提高光学仪器分辨本领（减小提高光学仪器分辨本领（减小0）的两个途径）的两个途径1.增大镜头孔径增大镜头孔径D2.减小减小，使用波使用波长长短的光短的光观观察察分辨本领分辨本领最小分辨角最小分辨角8分辨星星 如果用望远镜观察到在视场中靠得很近的四颗星星恰能被分辨。若将该望远镜的物镜孔径限制得更小，则可能分辨不出这是四颗星星。9 1990 年美国发射的年美国发射的哈勃哈勃太空望远镜的太空望远镜的凹面物镜的直径为凹面物镜的直径为2.4m，最小分辨角最小分辨角 ，可观察，可观察13
5、0亿光年亿光年远的太空深处远的太空深处,发现发现了了500 亿个星系亿个星系.世界上最大的天文世界上最大的天文望远镜在智利，直望远镜在智利，直径径16米，由米，由4片透镜片透镜组成。组成。“哈勃”太空望远镜主要观测可见光波段，其波长范围在390780纳米；10前所未见的尘埃螺旋在数万亿公里的星际空间旋转 梵高1889年在法国南部圣雷米精神病院治疗期间创作的名画星夜。漩涡状星云扫过夜空 巨大的超新星爆炸能量相当于1亿个太阳 1112在中国科学院日前（2004.4.27）举行的科技创新案例报告会上，国家天文台台长艾国祥院士透露，中国将在“十一五”期间发射中国“哈勃”空间太阳望远镜（Space So
6、lar Telescope），这也是中国正在研制的第一个天文探测卫星。预计在2005年至2009年期间，中国“哈勃”将有望升空。中国的中国的“哈勃哈勃”硬X射线调制望远镜HXMT（Hard X-ray Modulation Telescope）X射线望远镜主要探测宇宙X射线背景辐射 13 电子显微镜用加速的电子束代替光束，其波长约电子显微镜用加速的电子束代替光束，其波长约 0.1nm，用它来观察分子结构。用它来观察分子结构。14 0dn=1 0l1212例题：例题：在正常的照度下，设在正常的照度下，设人眼瞳孔的直径为人眼瞳孔的直径为3mm，而，而在可见光中，人眼最灵敏的在可见光中，人眼最灵敏的是波长为是波长为550nm的绿光，问：的绿光，问：（1）人眼的最小分辨角多大）人眼的最小分辨角多大？（？（2）若物体放在明视距离）若物体放在明视距离25cm处，则两物体能被分辨处，则两物体能被分辨的最小距离多大？的最小距离多大？解（解（1）（2）15鼠目寸光