文档介绍：物理课件波动与光学
第1页，共20页，编辑于2022年，星期日
第四章 光的衍射
衍 射
分辨本领
光栅方程
一、引言
单缝衍射
光 栅
近场衍射(菲涅耳衍射)
远场衍射(夫琅物理课件波动与光学
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第四章 光的衍射
衍 射
分辨本领
光栅方程
一、引言
单缝衍射
光 栅
近场衍射(菲涅耳衍射)
远场衍射(夫琅禾费衍射)
光栅光谱
条纹分布
强度分布
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光在传播过程中绕过障碍物的现象。
光的衍射：
二、衍射、惠更斯-菲涅耳原理
明显衍射的条件
障碍物的尺寸与光的波长接近或更小。
衍射
近场衍射：光源、屏二者之一与障碍物的距离为有限。
远场衍射：光源、屏与障碍物的距离为无限。
惠更斯-菲涅耳原理
惠更斯原理
介质中任一波面上的各点，都可以看作是发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包迹就是新波的波振面。
菲涅耳补充
包迹的强度由各子波在新波面处的相干叠加产生。
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三、单缝的夫琅禾费衍射
装 置
分 析
2、划分半波带-光程差为半个波长。
1、确定衍射角-衍射光线与单缝法线间的夹角。
3、计算两个边缘处半波带光程差。
3
4
5
6
4、P点出现明、暗条纹的条件
明
暗
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5、中央条纹各波带可任意划分，并且光程差为0，因此为明纹。其半角宽度为两个第一暗纹角间距的一半
3
4
5
6
线宽度为
因为
暗纹条件
中央明纹的宽度
6、明纹和暗纹的位置
由明纹或暗纹条件决定。
并且
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7、当a变大时，同一级次的条纹向中心移动。当a很大时，衍射不明显。因此几何光学是l/a0的极限情况。
8、干涉一般指有限个光束的相干叠加，而衍射是无穷多个子波的相干叠加。
9、双缝干涉的实质是单缝衍射后相干涉的结果。
10、光强分布
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四、光学仪器的分辨本领
衍射
点物
非点象
光学成
象系统
分辨极限
瑞利判据
对于强度相等的两个不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射主极大刚好和另一个点光源的衍射1级极小相重合时，两个衍射图样的合成的谷、。这时两个点光源刚好分开。
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分辨本领和分辨率
满足瑞利判据的两个物点在透镜处所张开的角，称为角分辨率，其倒数为分辨本领或分辨率。
圆孔的夫琅禾费衍射
第一极小条件
因此
D为仪器的孔径
光学显微镜：若采用400nm光源，分辨距离约为200nm，最大放大倍数为2000。
角分辨率
分辨率本领
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五、光栅衍射
光 栅
具有周期性空间结构，并且能够进行分光的元件。
光栅一个周期的长度，称为光栅常数或光栅常量。
光栅常数
光栅图样
相邻两个光束的光程差为
形成多束光的干涉，满足相长或相消的条件由 的大小决定。
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此时发生相长干涉，在 角方向形成明条纹，因此合振幅为每一条缝在该方向振幅的和，即 ，光强为 。
若光栅和屏间的透镜的焦距为f，这样的条纹出现的位置为：
x
当
很小时
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理解
1、衍射极小的条件为
2、在k = 2，3，4……(N-1)，间仍有部分光为相消，因此光强不为零，但其比主极大小很多。可见光栅的条纹特点是由主极大间若干次极大所组成。
3、中央主极大的宽度为与其相邻的两个极小的距离
得
由
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4、光栅的条纹强度分布由下式决定（受单缝衍射调制的）
其中
单缝衍射项
多束干涉项
5、条纹缺级--当单缝衍射极小与光栅极大重合时。
光栅极大
单缝极小
6、以上讨论