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1、物理学衍射1第1页，共20页，编辑于2022年，星期日（1 1）、单缝的衍射现象）、单缝的衍射现象（2 2）、圆孔的衍射现象）、圆孔的衍射现象爱里斑爱里斑（3 3）、圆盘的衍射）、圆盘的衍射泊松斑泊松斑2第2页，共20页，编辑于2022年，星期日从同一波阵面上各点发出的从同一波阵面上各点发出的子波子波是相干波。是相干波。光波阵面上每一点都可以看光波阵面上每一点都可以看作新的子波源，以后任意时作新的子波源，以后任意时刻，这些子波的包迹就是该刻，这些子波的包迹就是该时刻的波阵面。时刻的波阵面。解释不了光强分布！解释不了光强分布！2 2、光衍射现象的解释、光衍射现象的解释惠更斯：惠更斯：1690 年
2、年菲涅耳菲涅耳补充：补充：1818 年年(惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理)3第3页，共20页，编辑于2022年，星期日（1）、）、菲涅耳菲涅耳衍射（近场衍射）衍射（近场衍射）-光源或观察屏离衍射屏的距离为有限远。光源或观察屏离衍射屏的距离为有限远。（2）、）、夫琅和费夫琅和费衍射（远场衍射）衍射（远场衍射）-光源和观察屏离衍射屏的距离都为无限远。光源和观察屏离衍射屏的距离都为无限远。3 3、光的衍射分类：、光的衍射分类：衍射屏衍射屏观察屏观察屏光源光源为为夫琅和费夫琅和费衍射，否则为衍射，否则为菲涅耳菲涅耳衍射。衍射。同时同时4第4页，共20页，编辑于2022年，星期日夫琅和费夫琅和费衍射的
3、实现衍射的实现衍衍射射屏屏观观察察屏屏光源光源5第5页，共20页，编辑于2022年，星期日P 点的光强取决于狭缝上各子波源到点的光强取决于狭缝上各子波源到 P 点的光程差。点的光程差。二、单缝夫琅和费衍射二、单缝夫琅和费衍射实验方法：实验方法：分析屏上的光强分布用分析屏上的光强分布用半波带法半波带法！6第6页，共20页，编辑于2022年，星期日菲涅耳半波带法菲涅耳半波带法AB 间各子波源至间各子波源至O点的光程相等，在点的光程相等，在O点干涉加强，点干涉加强，形成中央明纹（形成中央明纹（0 级明纹）。级明纹）。(1)(1)、屏上、屏上O 点点中央明纹中央明纹7第7页，共20页，编辑于2022年
4、，星期日（2）、屏上）、屏上 P 点至点至 AB 间各子波源的间各子波源的最大光程差最大光程差8第8页，共20页，编辑于2022年，星期日当满足当满足可将单缝可将单缝AB分成两部分分成两部分AM、BMAM 称为一个半波带称为一个半波带BM 也称为一个半波带也称为一个半波带相邻的两个半波带发出的光在相邻的两个半波带发出的光在 P 点干涉相消，点干涉相消，此时此时 P 点为暗条纹中心（点为暗条纹中心（1 级暗纹级暗纹）9第9页，共20页，编辑于2022年，星期日分成三个半波带，相邻两分成三个半波带，相邻两个相消，剩下一个半波带个相消，剩下一个半波带不抵消，形成不抵消，形成 1 级明纹级明纹，比，比
5、中央明纹弱。中央明纹弱。分成四个半波带，相邻两个分成四个半波带，相邻两个相消，形成相消，形成 2 级暗纹级暗纹。10第10页，共20页，编辑于2022年，星期日推广到一般情况：推广到一般情况：中央明纹中央明纹明条纹明条纹暗条纹暗条纹1 1、明、暗纹条件、明、暗纹条件2 2、条纹光强分布、条纹光强分布各级明纹的亮度随着条纹级次的增各级明纹的亮度随着条纹级次的增大而迅速减弱。大而迅速减弱。11第11页，共20页，编辑于2022年，星期日(1)(1)角位置角位置暗纹暗纹明纹明纹3 3、条纹位置、条纹位置12第12页，共20页，编辑于2022年，星期日(2)(2)线位置线位置暗纹暗纹明纹明纹13第13
6、页，共20页，编辑于2022年，星期日4 4、明纹宽度、明纹宽度 (1)(1)角宽度角宽度:条纹对透镜光心所张的角条纹对透镜光心所张的角中央明纹角宽度中央明纹角宽度中央明纹中央明纹其它明纹角宽度其它明纹角宽度14第14页，共20页，编辑于2022年，星期日中央明纹中央明纹中央明纹线宽度中央明纹线宽度(2)(2)线宽度线宽度 其它明纹线宽度其它明纹线宽度15第15页，共20页，编辑于2022年，星期日o o紫紫红红紫紫红红k k级级x x紫紫红红k+1k+1级级(1(1级级)白色白色(1)(1)用白光照射用白光照射 中央明纹是白色中央明纹是白色 其余各级条纹是其余各级条纹是紫紫到到红红的彩色光带
7、的彩色光带 彩色光带的宽度彩色光带的宽度 当级数高到一定程度时当级数高到一定程度时,有重迭现象有重迭现象设从第设从第K K级开始重迭，即级开始重迭，即说明从第说明从第1 1级开始重迭级开始重迭5 5、几点讨论、几点讨论重叠宽度：重叠宽度：16第16页，共20页，编辑于2022年，星期日(2)(2)当单缝向上或向下平行移动时当单缝向上或向下平行移动时,衍射图样的衍射图样的位置、形状是否改变位置、形状是否改变?不变！不变！P PC CC CD DA AB BP P(3)(3)单色平行光斜入射单缝单色平行光斜入射单缝入射角与衍射角在异侧入射角与衍射角在异侧入射角与衍射角在同侧入射角与衍射角在同侧“-
8、”-”入射角与衍射角在入射角与衍射角在异侧异侧“+”+”入射角与衍射角在入射角与衍射角在同侧同侧17第17页，共20页，编辑于2022年，星期日(1)、求中央明条纹的宽度？、求中央明条纹的宽度？平行光垂直入射单缝上平行光垂直入射单缝上例题例题 1、18第18页，共20页，编辑于2022年，星期日(2)、求一级明条纹的宽度？、求一级明条纹的宽度？(3)、求一级明条纹位置？、求一级明条纹位置？(4)、在一级明纹位置看，狭缝可以分为几个半波带？、在一级明纹位置看，狭缝可以分为几个半波带？时，最大光程差时，最大光程差所以，狭缝处可以分为所以，狭缝处可以分为 3 个半波带。个半波带。19第19页，共20页，编辑于2022年，星期日例题例题2：设有波长为设有波长为的单色平行光的单色平行光,垂直照射到缝宽垂直照射到缝宽a=15的夫琅和费单缝衍射装置上的夫琅和费单缝衍射装置上,求求 缝所能分成的半波带数目缝所能分成的半波带数目;(2)屏上相应位置的明暗情况及条纹级次屏上相应位置的明暗情况及条纹级次;(3)最多能出现几级明纹最多能出现几级明纹.解解:=2个个半波带半波带暗纹暗纹第第1级级3个个半波带半波带明纹明纹第第1级级6个半波带个半波带暗纹暗纹第第3级级=14.520第20页，共20页，编辑于2022年，星期日