光的衍射现象惠菲原理优秀课件

②.
sin i u1 sin r u 2
1 2
n2 n1
n21
三、惠更斯 — 菲涅尔原理 1815年，菲涅尔根据波的叠加和干涉原理，
在惠更斯的子波假设基础上，提出了子波相干 叠加的思想，从而建立了反映光的衍射规律的 惠更斯－菲涅耳原理：
从同一波阵面上各点所发出的子波是相干 的。波阵面前方空间某点的光振动，就是这些 子波到达该点相干叠加的结果。
E
dE
C
K (
r
)
cos 2
(t T
r
)dS
e
dS
rBiblioteka Baidu *
S
S ： t时刻波阵面
dS ：波阵面上面元
(子波波源)
E
dE
C
K (
r
)
cos
2
(t T
r
)dS
根据这一原理，原则上可计算任意形状
孔径的衍射问题。
为了避免复杂的积分运算，实际中常用 半波带法和振幅矢量法等。
四、菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射
•光源或接收屏距离 衍射屏为有限远-菲涅耳衍射均满足 傍轴近似
泊松点
手指缝 眼皮缝都可观察衍射(试试看)
二、惠更斯原理内容 介质中任一波阵面上的各点， 都是发射子波的新
波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波 阵面。
根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面， 就可以确定下一时刻的波阵面。
t 时刻波面
t+t时刻波面
波传播方向
t+ t
ut
平面波
球面波
惠更斯原理的应用
R
实衍
现射
计L 2算比较简单。P
衍射分类的几种表述
菲涅耳衍射
夫琅禾费衍射
1 源和场点均满足傍轴
源点和场点
近似 但不满足远场近 均满足远场近似
似
2 源和场点或而者之一 源和场点均在无限远 在有限远
3 非平行光衍射
平行光衍射
4 光源和接收平面 非物像共轭面
光源和接收平面 为物像共轭面
惠更斯提出的子波概念，可解决波的传播方向的问题。
菲涅尔提出子波干涉的概念，可解决能量分布问题。
惠更斯 — 菲涅尔原理的数学表达式
dS
e
rP *
S ： t时刻波阵面
dS ：波阵面上面元
S
（子波波源）
子波在 P点引起的振动振幅 d s 并与 有关。
r
dE C K ( ) cos 2 ( t r )dS
r
T
dE C K ( ) cos 2 ( t r )dS
r
T
C — 比例常数
K( ) — 倾斜因子
K ( ) 0 K ( )最大
, K ( ) 0 dE 0
2
惠更斯 — 菲涅耳原理解释了波为什么不向 后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。
P 点的光振动（惠 — 菲原理的数学表达式）为：
水波通过狭缝后的衍射图象。
2.波的反射与折射 当波传播到两种介质的分界面
1
n c u
时，一部分反射形成反射波，另
一部分进入介质形成折射波。 （1）反射定律
u 1 i i' n1
①.入射线、反射线和界面的法 线在同一平面上；
②.反射角等于入射角。i'i
n2
2 r u 2
（2）折射定律 ①.入射线、折射线和界面的法线在同一平面上；
利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射等现象。
1.波的衍射 波在传播过程中，遇到障碍物
时其传播方向发生改变，绕过障碍 物的边缘继续传播的现象。
波达到狭缝处，缝上各点都可看 作子波源，作出子波包络，得到新的 波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。 当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。
衍射现象是波动特征之一。
光的衍射现象惠菲原 理
Ch2-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理
一、光的衍射现象 衍射现象： 波在传播过程中，遇到障碍物将绕过 障碍物而偏离直线传播。光也有衍射现象。
只有当障碍物的尺寸与波长相当时，衍射现象
才比较明显。 屏幕
屏幕
阴 影
缝较大时，光是直线传播的。 缝很小时，衍射现象明显。
衍射屏(障碍物)
•光源或接收屏距离 衍射屏都相当于无 限远—衍射物上的 入射波和衍射波都 可看成平面波夫 琅禾费衍射均满足 远场近似
S 光源
A
B 障碍物
S
光源
A
B 障碍物
E 接收屏
E
接收屏
R
P
R
O
P0 E
光源、菲屏涅与尔缝相衍距射有限远 光源夫、屏琅与禾缝费相距衍无射限远
观在察夫比较方便，但定量
计实验中算琅禾费却很S复杂。L 1