光的衍射(川大聂娅老师物理)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a
例如：对于宏观的物体，如 建筑物、大山等，光波则不 能绕过。
讨论1
透过纱窗或手帕看远处的灯，能够看到明显的四 条彩色的衍射条带
(2) 当缝的宽度 a 时，由 a sin k 可知，即使
对于一级暗纹来说，
sin 1 无解
a
故连第一级暗纹也不出现，中央亮纹将延展到整个屏 上。
结论：当 a 和 a 时都观察不到衍射条纹。
即：中央明纹向上移动
第三节
14. 4
circular hole diffraction and resolving power of optical instruments
圆孔爱里
圆孔公式
Based on theoretical calculation, the first minimum of diffraction pattern of a circular aperture of diameter d (radius r) locates (第一级暗环的衍射角满足):
辨角 0 0.1"，在大气层
外615km高空绕地运行， 可观察130亿光年远的太 空深处，发现了500 亿个 星系。
D = 2mm,
人眼例题
= 550 nm
1.22
3.35 10 4 (rad)
Angular-width(角宽度):
0
21
2
a
Linear-width:
x0
f
0
2f
a
半角宽度
sin tan
S
L1
a
L2
Px
x
O
f
For 1-order dark fringe
x1 f tan1 f sin1
x1
f
a
Position of 1th dark fringe 一级暗纹坐标
其他明纹宽度为中央明纹宽度的一半
讨论1
缝宽因素
讨论1
(1) 当缝的宽度 a 时，由 a sin k 可知，
sin k 0
a
即各级衍射光的衍射角 都
很小——沿直线传播
一般而言，当 a 是 的几万倍以上，光就显出直线传
播，屏上现出单缝透过透镜形成的实像——几何光学
即几何光学是波动光学在 0 时的极限情形。
光的衍射
本章Co内nt容ents chapter 14
惠更斯 - 菲涅耳原理 Huygens-Fresnel principle 单缝衍射 single slit diffraction 圆孔衍射 circular aperture diffraction 光栅衍射 grating diffraction
当 a ~ 时，衍射现象显著。
0 1,
a
a
讨论2
例题2
单缝上下移动
R
fo
sin
单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上 分析：因为光线是平行于光轴垂直入射到单缝上，对透 镜来说，平行于光轴的平行光都将汇集在它的主焦点上， 故衍射图样的中央明纹以及整个衍射图样都不变。
(1) 斜向下入射
L BC DB
When the slip gets narrow, the light produce a diffraction pattern on the screen.
泊松亮斑
两类衍射
条件实现
惠菲原理
The method discussing location of diffraction pattern for a single-slit diffraction is called Fresnel′ half-wave-zone method
圆孔公式
ABnasgeudlaornhtahlefowriedtitchaol fcaclecnutlraatliomna, xthime ufimrst(艾m里in斑im):um of
diffraction pattern of a circular aperture of diameter d (radius r) locates (第一级暗环的衍射角满足):
a(sin sin ) 令 a(sin sin ) 0
A
a
D
B
C
sin sin < 0
即：中央明纹向下移动
L1
L2
屏
S O
O′
Fra Baidu bibliotek
光源垂直于透镜光轴向上移动，衍射图样向下平移
(2) 斜向上
L BC DA
a(sin sin)
D A
a
C
B
令 a(sin sin ) 0
sin sin > 0
介绍：衍射光 (衍射角 ：逆时针为正，顺时针为负)
衍射角
高级次衍射光 零级衍射光
O
半波带法
续上
单缝公式
Conclusion:
opposite to the condition of interference pattern
For 1-order dark fringe
a sin1
1
a
X射线衍射 X-ray diffraction
第一节
14.1-2
diffraction of light and Huygens-Fresnel principle
● Diffraction (衍射) by a single slit
screen
shadow
screen
When the slip wider, light travels in straight line.
(半波带法).
第二节
14.3
Fraunhofer diffraction of single slit
单缝衍射
夫琅禾费单缝衍射基本光路
衍射图样
单缝子波
中央明纹
Lens doesn’t produce additional light-path difference.
由直接透射光经透镜会聚所形成
Similarly, for 2-order dark fringe
x2
2 f
a
第 k 级暗纹的位置
Position of 2th dark fringe
Width of each order of bright fringes:
f 1
x a 2 x0
—— half of the central width
由于衍射的存在，理想的成像光学仪器也无法实现 点物成点像的理想情况。
光学仪器的分辨本领－仪器分辨开相邻两个物点的像 的能力。
提问：两个物点至少应相距多远，仪器或是人眼才 能够把它们分辨开呢？
分辨本领
马鞍型
瑞利判据
提高分辨
介绍: 1990年发射的哈勃 太空望远镜的凹面物镜 的直径为2.4m，最小分
例如：对于宏观的物体，如 建筑物、大山等，光波则不 能绕过。
讨论1
透过纱窗或手帕看远处的灯，能够看到明显的四 条彩色的衍射条带
(2) 当缝的宽度 a 时，由 a sin k 可知，即使
对于一级暗纹来说，
sin 1 无解
a
故连第一级暗纹也不出现，中央亮纹将延展到整个屏 上。
结论：当 a 和 a 时都观察不到衍射条纹。
即：中央明纹向上移动
第三节
14. 4
circular hole diffraction and resolving power of optical instruments
圆孔爱里
圆孔公式
Based on theoretical calculation, the first minimum of diffraction pattern of a circular aperture of diameter d (radius r) locates (第一级暗环的衍射角满足):
辨角 0 0.1"，在大气层
外615km高空绕地运行， 可观察130亿光年远的太 空深处，发现了500 亿个 星系。
D = 2mm,
人眼例题
= 550 nm
1.22
3.35 10 4 (rad)
Angular-width(角宽度):
0
21
2
a
Linear-width:
x0
f
0
2f
a
半角宽度
sin tan
S
L1
a
L2
Px
x
O
f
For 1-order dark fringe
x1 f tan1 f sin1
x1
f
a
Position of 1th dark fringe 一级暗纹坐标
其他明纹宽度为中央明纹宽度的一半
讨论1
缝宽因素
讨论1
(1) 当缝的宽度 a 时，由 a sin k 可知，
sin k 0
a
即各级衍射光的衍射角 都
很小——沿直线传播
一般而言，当 a 是 的几万倍以上，光就显出直线传
播，屏上现出单缝透过透镜形成的实像——几何光学
即几何光学是波动光学在 0 时的极限情形。
光的衍射
本章Co内nt容ents chapter 14
惠更斯 - 菲涅耳原理 Huygens-Fresnel principle 单缝衍射 single slit diffraction 圆孔衍射 circular aperture diffraction 光栅衍射 grating diffraction
当 a ~ 时，衍射现象显著。
0 1,
a
a
讨论2
例题2
单缝上下移动
R
fo
sin
单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上 分析：因为光线是平行于光轴垂直入射到单缝上，对透 镜来说，平行于光轴的平行光都将汇集在它的主焦点上， 故衍射图样的中央明纹以及整个衍射图样都不变。
(1) 斜向下入射
L BC DB
When the slip gets narrow, the light produce a diffraction pattern on the screen.
泊松亮斑
两类衍射
条件实现
惠菲原理
The method discussing location of diffraction pattern for a single-slit diffraction is called Fresnel′ half-wave-zone method
圆孔公式
ABnasgeudlaornhtahlefowriedtitchaol fcaclecnutlraatliomna, xthime ufimrst(艾m里in斑im):um of
diffraction pattern of a circular aperture of diameter d (radius r) locates (第一级暗环的衍射角满足):
a(sin sin ) 令 a(sin sin ) 0
A
a
D
B
C
sin sin < 0
即：中央明纹向下移动
L1
L2
屏
S O
O′
Fra Baidu bibliotek
光源垂直于透镜光轴向上移动，衍射图样向下平移
(2) 斜向上
L BC DA
a(sin sin)
D A
a
C
B
令 a(sin sin ) 0
sin sin > 0
介绍：衍射光 (衍射角 ：逆时针为正，顺时针为负)
衍射角
高级次衍射光 零级衍射光
O
半波带法
续上
单缝公式
Conclusion:
opposite to the condition of interference pattern
For 1-order dark fringe
a sin1
1
a
X射线衍射 X-ray diffraction
第一节
14.1-2
diffraction of light and Huygens-Fresnel principle
● Diffraction (衍射) by a single slit
screen
shadow
screen
When the slip wider, light travels in straight line.
(半波带法).
第二节
14.3
Fraunhofer diffraction of single slit
单缝衍射
夫琅禾费单缝衍射基本光路
衍射图样
单缝子波
中央明纹
Lens doesn’t produce additional light-path difference.
由直接透射光经透镜会聚所形成
Similarly, for 2-order dark fringe
x2
2 f
a
第 k 级暗纹的位置
Position of 2th dark fringe
Width of each order of bright fringes:
f 1
x a 2 x0
—— half of the central width
由于衍射的存在，理想的成像光学仪器也无法实现 点物成点像的理想情况。
光学仪器的分辨本领－仪器分辨开相邻两个物点的像 的能力。
提问：两个物点至少应相距多远，仪器或是人眼才 能够把它们分辨开呢？
分辨本领
马鞍型
瑞利判据
提高分辨
介绍: 1990年发射的哈勃 太空望远镜的凹面物镜 的直径为2.4m，最小分