2020年高中物理竞赛名校冲刺讲义—第十章 波动光学：第六节 惠更斯-费聂耳原理 教案设计

2020高中物理竞赛

江苏省苏州高级中学竞赛讲义

第十章波动光学

第三次课：3学时

1 题目：§10.7 惠更斯－费涅耳原理

§10.8 单缝衍射

§10.9 圆孔衍射光学仪器的分辩本领

2 目的：

了解惠更斯－菲涅耳原理。理解单缝夫朗禾费衍射条纹的分布规律。理解光栅衍射公式。了解圆孔衍射和光学仪器分辨率。

一、引入课题：

光的衍射现象也能说明光的波动性。

二、讲授新课：

§10.7 惠更斯－费涅耳原理

一、光的衍射现象

当光通过较宽的狭缝时，在屏幕上映出单缝像，呈现为一宽带。这时可认为光是沿直线传播的。如果缩小单缝的宽度，当缝宽小到可以与波长相比拟(10-4m 数量级以下)时，在屏幕上出现的亮带虽然亮度降低，但宽度反而增大，甚至有一小部分光偏折到亮带的两侧，呈现明暗相间的条纹。这种现象称为光的衍射。光的衍射：光在传播过程中，能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播，在光场中形成一定的光强分布的现象。

二、惠更斯—菲涅尔原理

1690年，惠更斯为了说明波在空间逐步传播的机制，提出了一种设想，后人称之为惠更斯原理。

1 惠更斯原理：

自点光源发出的光波以速度u向前传播，t时刻波前上

每个点都可视为是新的子波的波源，新的波阵面就是

在波阵面上作半径为ut的诸级球面波的包络面。

用惠更斯原理解释光的衍射现象：

2 惠更斯－菲涅尔原理：

空间中任一点的振动，是所有这些子波波源发出的子波在该点的相干叠加。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯-菲涅耳原理。

三、两种类型的衍射

菲涅尔衍射：

光源、屏与缝相距有限远夫琅禾费衍射：

光源、屏与缝相距无限远夫琅禾费衍射在实验中实现

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