单缝衍射

第20章光的衍射单缝衍射引言：波的衍射（绕射）水波通过狭缝后的衍射——惠更斯原理解释第20章光的衍射单缝衍射一光的衍射现象屏幕当光线遇到尺寸与光波长差不多的障碍物时，不再遵循直线传播的规律，能传到障碍物阴影区域内，形成明暗相间的条纹的现象第20章光的衍射单缝衍射衍射效果图白光第20章光的衍射单缝衍射圆孔衍射单缝衍射PH*SG*S第20章光的衍射单缝衍射衍射图样第20章光的衍射单缝衍射思考：1.如何用惠更斯原理解释光的衍射现象？2.惠更斯原理能解释衍射条纹的明暗分布吗？衍射波在各方向强度不同第20章光的衍射单缝衍射二惠更斯—菲涅尔原理①各子波是相干波②波前方任一点的光振动是各子波相干叠加的结果SSr*PSS第20章光的衍射单缝衍射缝讨论1.能够定性解释为什么衍射会出现2.概念——衍射角由于光的衍射效应导致光线偏离原直线方向的角度，直接反映了衍射效应的大小。衍射角明暗相间的条纹第20章光的衍射单缝衍射干涉衍射联系区别明暗条纹都是光波相干叠加的结果有限束光的相干叠加无限个子波的相干叠加强调光束间的相互作用强调“绕弯”传播3.干涉和衍射的比较讨论第20章光的衍射单缝衍射三衍射分类夫琅禾费衍射光源、屏与缝相距无限远缝菲涅尔衍射缝PS光源、屏与缝相距有限远近场衍射远场衍射第20章光的衍射单缝衍射1L2L在实验中实现夫琅禾费衍射SRPP点的明暗：无穷多条衍射角为衍射光线相干叠加的结果第20章光的衍射单缝衍射G*S四、单缝夫琅禾费衍射模型第20章光的衍射单缝衍射夫琅禾费单缝衍射衍射角（衍射角：向上为正，向下为负.）aofLPRABsinaC单缝衍射的公式推导菲涅尔半波带法FABo说明：透镜不引起附加的光程差'FAB焦平面1n第20章光的衍射单缝衍射缝长aABoPRABCO2/L暗纹中心22sinka,3,2,1k22sinaBCP点为暗纹中心（相邻两个半波带干涉相消）若第20章光的衍射单缝衍射23sina1A2AC2/bABoQABRL偶数个半波带相互抵消，那么奇数个半波带呢？2)12(sinka,3,2,1k明纹第20章光的衍射单缝衍射kka22sin干涉相消（暗纹中心）2)12(sinka干涉加强（明纹中心）2sinka（介于明暗之间）0sina中央明纹中心单缝衍射的明暗条件),3,2,1(k注意：k不取0第20章光的衍射单缝衍射讨论1.条纹分布与位置（角位移、线位移）根据公式，写出各级明、暗纹的位置xx1L2LfaSRPO条纹位置sinfx当较小时，第20章光的衍射单缝衍射sinIoaa2a3aa2a3xfafafa2fa2fa3fa3中央明纹两侧交替分布着各级明暗条纹第20章光的衍射单缝衍射单缝衍射中，当衍射角满足时5sina阵面可分为_______个半波带。若将缝宽缩小一半，则此位置将变为____条纹10明练习1：对应位置为______条纹，此时单缝的波暗第20章光的衍射单缝衍射单色光垂直入射到单狭缝上,缝宽为a,对应于某一衍射角,若满足,则(A)半波带数目为二个,对应第二级明条纹.(B)半波带数目为四个,对应第四级明条纹.(C)半波带数目为四个,对应第二级暗条纹.(D)半波带数目为四个,对应第四级暗条纹.练习2：2sina第20章光的衍射单缝衍射讨论I112233sinaa2a2.明条纹宽度kka22sin干涉相消（暗纹）各级暗条纹的位置明条纹的宽度第20章光的衍射单缝衍射sinIoaa2a3aa2a3xfafafa2fa2fa3fa3写出中央亮纹和其他亮纹的角宽度和线宽度第20章光的衍射单缝衍射条纹宽度（相邻条纹间距）afffxkk1除了中央明纹外其它明纹（暗纹）的宽度afxx220中央明纹的线宽度第20章光的衍射单缝衍射nm600mm60.0cm60波长为的单色光垂直入射到宽为的单逢上，缝后有一焦距为在透镜焦平面上观察衍射图样。求:（1）中央明纹宽度；（2）两个第三级暗纹的间距。的透镜练习：第20章光的衍射单缝衍射3条纹亮度sinIo讨论第20章光的衍射单缝衍射单缝宽度变化入射波长变化单缝上下移动4单缝衍射的动态变化讨论第20章光的衍射单缝衍射单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？第20章光的衍射单缝衍射越大，越大，衍射效应越明显.1入射波长变化，衍射效应如何变化?第20章光的衍射单缝衍射第20章光的衍射单缝衍射单缝上下移动aofLPRAB第20章光的衍射单缝衍射单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.因此，衍射图样不变aofLPRAB第20章光的衍射单缝衍射第20章光的衍射单缝衍射小结：*Sffa透镜L透镜L·pAB缝平面观察屏0δ第20章光的衍射单缝衍射aθ1′2BA半波带半波带12′λ/2缝长aAB…，3,2,1sinkka——暗纹0sina中央明纹(中心)第20章光的衍射单缝衍射惠更斯原理及其对衍射现象的解释第20章光的衍射单缝衍射第20章光的衍射单缝衍射小结：1.什么是光的衍射现象2.惠更斯－菲涅耳原理3.光的衍射分类第20章光的衍射单缝衍射衍射角缝衍射角：由于光的衍射效应导致光线偏离原直线方向的角度，直接反映了衍射效应的大小。第20章光的衍射单缝衍射子波在P点引起的振动振幅dSrTtrkcE)(2cos)(第20章光的衍射单缝衍射例设有一单色平面波斜射到宽度为的单缝上（如图），求各级暗纹的衍射角.bbABDCBCADΔ)sin(sinb解由暗纹条件kb)sin(sin),3,2,1(k)sinarcsin(bk第20章光的衍射单缝衍射例2如图，一雷达位于路边15m处，它的射束与公路成角.假如发射天线的输出口宽度，发射的微波波长是18mm，则在它监视范围内的公路长度大约是多少？15m10.0b15m15dm10.0b提示将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝，衍射波能量主要集中在中央明纹范围内.第20章光的衍射单缝衍射m15d15m10.0b121s2ss根据暗纹条件,sinb37.10arcsinb)cot(cot1212dsss)]15cot()15[cot(dm153第20章光的衍射单缝衍射a20中央明条宽度：角宽度第20章光的衍射单缝衍射③当时，可将缝分成三个“半波带”23sinaP处近似为明纹中心aλ/2θBAaλ/2BAθ形成暗纹。④当时,可将缝分成四个“半波带”2sina半波带半波带半波带第20章光的衍射单缝衍射…，3,2,1sinkka——暗纹…，3,2,12)12(sinkka——明纹(中心)0sina中央明纹(中心)第20章光的衍射单缝衍射oRf（4）单缝衍射的动态变化单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变.（3）条纹宽度（相邻条纹间距）kkb22sin干涉相消（暗纹）2)12(sinkb干涉加强（明纹）bffflkk1除了中央明纹外的其它明纹、暗纹的宽度第20章光的衍射单缝衍射夫琅禾费单缝衍射衍射角（衍射角：向上为正，向下为负.）bofLPRABsinbC第20章光的衍射单缝衍射