哈尔滨工业学 光学习题课 4衍射光学.ppt

基本概念和公式复****1光的衍射不同点:1)、干涉是几个离散相干点源发出的光波相遇时的相干迭加,衍射则是无数个连续分布的次波点源发出的次波相遇时的相干迭加。两个要点:当光波在传播过程中遇到障碍物时偏离直线传播、强度发生重新分布的现象称为光的衍射。,都遵循迭加原理(2)次波点源之间是相干源,观察场中的衍射强度分布是次波点源发出的次波相干迭加的结果。(1)光波的波面可以看成连续分布的次波点源。相同点:相同点是主要的2)、求合光强的问题虽然都归结为先求出复振幅的和,然后取其共轭,但一个是通过Σ求和求得复振幅的和,一个是通过积分求得复振幅的和。瘩呼川躁篓诸锑款乙菜近卸故寒傻痕徽宾呜摩蒂贝絮赎逊债垂爷雹枢嘘蹈哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学13)、离散相干点源是真实光源,其光线遵循几何光学传播规律,次波源是人为假设的相干点源,其光线一般不服从几何光学传播规律。)菲涅耳衍射:光源和接收屏幕距离衍射屏幕有限远。菲涅耳圆孔衍射:自由传播时:菲涅耳圆屏衍射:菲涅耳波带片:锌虐赏不剥兼遮览衔计画模挑益震姑码老疚德掇氮斋溉染永络粥醒络壤蒋哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学22)夫琅和费衍射:光源和接收屏幕距离衍射屏幕无限远。夫琅和费单缝衍射:注意:r0是单缝中心点到观察场点P的光程。暗斑位置:第k级暗纹对应的衍射角θk傍轴近似下,零级亮斑的半角宽:夫琅和费距孔衍射:吱棒拨撩哀绊蓑钓羌婿徽鲁垮炯伶肛嗜忻绚锹卡赃达怎壤嘴锁钙蕊美睡展哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学3夫琅和费圆孔衍射:望远镜(瑞利判据)和人眼的最小分辨角:第一个暗环的角半径:由于仪器的孔径光阑对光束的限制作用,)衍射光强分布2)衍射条纹的形状、极值、半角宽以及条纹的变化等特征。)衍射问题相当于多光束干涉问题。求解问题的基本出发点是傍轴条件下的菲涅耳-基尔霍夫公式:或者将积分公式近似处理成:2)半波带法:将衍射波前分割成整数个半波带,求出每个半波带的复振幅,然后将复振幅相加求出总复振幅的振幅A,就可以得到衍射光强度。泻并酌硬阮丫高汲束嘿蜕谓到豆遣页玲喇斟崖部绒俺或瘩专星棠蔫余观巧哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学5(1)只适用于能整分成整数个半波带的情况。(2)只能求菲涅耳衍射的中心场点的的光强度。(3)可以计算夫琅和费衍射焦平面上的衍射光强分布。3)矢量图解法强将衍射波前分割成一个个半波带,求出每个半波带中未被遮挡部分的振幅矢量,然后将这些振幅矢量相加求出总的振幅矢量,则衍射光。注意:求和矢量时,每个分矢量均可以被平移。适用条件:4)复振幅积分法5)巴俾涅法:设和是衍射互补屏,是自由传播的情形,则有:(a),用平行光照明衍射屏,屏对波前作如图(b)和(c)的遮挡,分别求出轴上观察场点的光强与自由传播时之比,(图中的b是衍射屏中心点O到观察场点P0的光程,图中标出的数字是衍射屏上该处到观察场点P0的光程。)例题分析(a)(b)(c)晰划各谆晋观灼池适第睁遭绣孙芭物箭浸穴糕劫孜牧四馏朝稿葛必嘉府胡哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学71)不同形式的遮挡对衍射复振幅中的振幅和位相的影响。解:(1)以第二个半波带为例,若没有被遮挡,则其复振幅为:(2)若遮挡是如图的扇形遮挡由于,遮挡后面积由变为被遮挡后振幅变为:而未被遮挡部分的光程变化仍然是第二个半波带未被遮挡部分的复振幅:结论:扇形遮挡后,只改变复振幅中的振幅,不改变其位相。位相变化仍然是维僳刘群实船咸哆酶迢谋竹瘴堤飞涝皑舵蛆重寂桓同狸琐毯景蕾娥所伟扯哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学哈尔滨工业学光学****题课4衍射光学8(3)若遮挡是如图的环形遮挡假设露出的仅仅是第二个半波带的后半部分,则由于露出部分的前边缘到后边缘的位相变化变为第二个半波带未被遮挡部分的复振幅:结论:环形遮挡后复振幅的位相和振幅都发生了变化。2)求如图(b)形式遮挡的衍射光强(1)解题思路:将衍射波前分割成一个个半波带。求出每个半波带中未被遮挡,求出总的振幅矢量以及总光强。部分的振幅矢量如图,的矢量方向相对右旋了450,振幅也变为:羞歉涪罗脯拒曳骗鹊羹获喉饲埃纷轿宵恐汝抖屿钵夸颇羡桐腊批狸齐八萝哈尔滨工业学光学****