第4章光的衍射解决方案.ppt

第四章第四章光光的的衍衍射射 Diffraction of Light Diffraction of Light 本章主要内容§4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理§4-2 单缝的 Fraunhofer 衍射§4-3 光学仪器的分辨本领§4-4 光栅衍射和光栅光谱§4-5 X射线的衍射§ §4-1 4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理§ §4-2 4-2 单缝的 Fraunhofer 衍射§ §4-3 4-3 光学仪器的分辨本领§ §4-4 4-4 光栅衍射和光栅光谱§ §4-5 4-5 X射线的衍射第四章光的衍射第四章光的衍射衍射现象是波动性的基本特征之一。声波、水纹波、无线电波(低频电磁波)等可见光( ?~ 10 -7 m)一般观察不到明显的衍射现象, 只有通过实验的方法观察。衍射衍射——波在传播过程中遇障碍物时,传播方向发生偏折,即波绕过障碍物行进。空气中声波: ?~10 -3m;无线电广播: ?~10 2 m 实例衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比, 波长越大,障碍物越小,衍射越明显。第四章光的衍射平面水纹波通过小孔时发生的衍射“隔墙有耳”接收机地面无线电波发射天线返回§ §4-1 4-1 光的衍射光的衍射 Huygens-Fresnel Huygens-Fresnel 原理原理 Diffraction of Light and Diffraction of Light and Huygens-Fresnel Principle Huygens-Fresnel Principle § 4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理 1. 光的衍射现象光的衍射现象: 光波在传播过程中遇障碍物时,光线发生偏折,并绕过障碍物边缘进入几何阴影区。??光衍射的特征: 几何阴影?几何阴影??绕过障碍物边缘进入几何阴影区。?观察屏上的光强呈现一定的分布?障碍物对透光限制越强,衍射效果越明显。线度,才能观察到衍射。?~借助肉眼或仪器可观察到衍射屏衍射屏§ 4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理??两类典型的衍射实验: ? Fresnel Fresnel 衍射衍射菲涅耳球面波入射(近场衍射)? Fraunhofer Fraunhofer 衍射衍射夫琅禾费平面波入射(远场衍射) 圆孔细丝圆盘直边单缝栅格方格各种形状的衍射屏: 对光通过有障碍的任何形状的衍射屏,都可能产生衍射现象。§ 4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理屏幕上观察到的光强分布图案——衍射图样衍射图样(花样) 细针细丝孔径减小衍射图样不仅与衍射屏有关,而且与光路条件有关。?圆孔 Fresnel 衍射图样单缝 Fraunhofer 衍射图样§ 4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理?? Huygens 原理 C. Huygens (荷) 1690 这一原理的意义在于: ?提出了子波的概念?给出了波传播方向的规律——提出一种描绘波面几何方法,即 Huygens 作图法原理原理:媒质中任一波面上的各点,都可以看成发射子波子波的次波源,其后任一时刻这些子波的包络就是新的波面。?? Huygens 原理的应用?平面波和球面波的传播?波的反射与折射?波的衍射§ 4-1 光的衍射 Huygens-Fresnel 原理 A. Fresnel 在的基础上,加进了子波相干叠加的思想,发展成 Huygens-Fresnel Huygens-Fresnel 原理原理: Huygens 原理 2. Huygens-Fresnel 原理光波的波阵面发出子波,波场中各点的光强度由各子波在该点的相干叠加决定。?衍射与干涉的关系:衍射是无限个子波的干涉迭加。?在数学处理上--- ?干涉有限个波的叠加:双光波、多光波; ?衍射无限个波的叠加。