2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：衍射規(guī)律的應(yīng)用

1、衍射規(guī)律的應(yīng)用2愛里斑第一級暗環(huán)直徑 d 為愛里斑直徑第一暗環(huán)對應(yīng)的衍射角 稱為愛里斑的半角寬，愛里斑的半徑為：D 越大 越小，衍射現(xiàn)象越不顯著。一、光學(xué)系統(tǒng)分辨本領(lǐng)的分析 3可以設(shè)想如果將單縫的長邊縮短， 變成一個(gè)正方形的小孔， 則在正方孔的四邊方向上都有衍射現(xiàn)象產(chǎn)生，（實(shí)驗(yàn)演示）單縫衍射方向：垂直于縫的長邊的方向原因：在該方向上光的傳播受到限制對于三角形的小孔， 將會在6個(gè)方向發(fā)生衍射，對于圓形的小孔， 衍射圖像將會變成中心圓斑周圍圍繞一系列同心圓。4圓孔圓屏狹縫矩孔5678實(shí)驗(yàn)裝置S*L1L2圓孔光欄 接收屏 點(diǎn)光源D f2f29圓孔衍射光強(qiáng)分布愛里斑半徑愛里斑角半徑衍射光能的83.8%

2、集中在愛里斑010.01750.004f2）D10小孔成像（光直線傳播）與小孔衍射的關(guān)系， 類似于前面討論過的單縫縫寬對單縫衍射圖樣的影響，小孔成像是在小孔線度遠(yuǎn)大于波長時(shí)， 即衍射現(xiàn)象不顯著時(shí)的極限情況圓孔孔徑 D 對衍射圖像的影響1112 例：估算眼睛瞳孔愛里斑的大小 解：人眼的瞳孔基本是圓孔，直徑 D 在 25mm之間取眼睛最敏感的波長=550nm, D =2mm 估算愛里斑的角半徑人眼睛基本是球形，新生嬰兒眼球的直徑為16mm, 成人為24mm，取 f = 20mm視網(wǎng)膜上愛里斑的直徑為1mm的視網(wǎng)膜上大約可以布滿約5000個(gè)愛里斑。13 例:在圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射中，用波長為500 n

3、m的單色平行光照射半徑為0.10 mm的圓孔，若透鏡的焦距為0.50 m，求接收屏上艾里斑的半徑；在其它條件都不變的情況下，只將圓孔的半徑變?yōu)?.0 mm，問艾里斑的半徑變?yōu)槎啻螅窟@兩個(gè)艾里斑上光強(qiáng)的比為多少？ 解:根據(jù)公式 得 可見，孔徑增大，艾里斑變小，衍射光的彌散程度也相應(yīng)減小了。 14設(shè)入射光強(qiáng)(平均能流密度)為I0，則通過圓孔的光能流分別為 艾里斑的光強(qiáng)為 光強(qiáng)之比為 可見，當(dāng)圓孔徑增大10倍時(shí)，艾里斑的光強(qiáng)卻增大104倍。 f2）R1I015光學(xué)儀器對物點(diǎn)成像一個(gè)透鏡成像的光路可用兩個(gè)透鏡的作用來等效點(diǎn)物A像A L 物點(diǎn)在透鏡 L1 物方焦點(diǎn)處 ，經(jīng)通光孔徑 D ，進(jìn)行夫瑯禾費(fèi)衍射

4、，在透鏡L2 的像方焦點(diǎn)處形成的愛里斑中心。 幾何光學(xué)物像一一對應(yīng)，象點(diǎn)是幾何點(diǎn)物理光學(xué)象點(diǎn)不再是幾何點(diǎn)，而是具有一定大小的愛里斑。點(diǎn)物L(fēng)2L1 f2f1D僅當(dāng)通光孔徑足夠大時(shí)（D ），艾里斑才可能很小。16同上所述，物點(diǎn)A和A1 對透鏡中心 O 所張的角 0 等于它們相應(yīng)的中央零級衍射中心A 、 A1 對O所張的角如圖所示，兩個(gè)物點(diǎn)是可分辨的如果兩個(gè)物點(diǎn)距離很小，對應(yīng)的光斑互相重疊，就有能否分辨的問題。 光的衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)A1 A A1AL2L1f1f2OA1A1 A AL2L1f1f2O衍射現(xiàn)象與光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)17瑞利給出光學(xué)系統(tǒng)可分辨兩個(gè)物點(diǎn)的極限判據(jù)：點(diǎn)物A1的艾里斑中心恰好與另一個(gè)點(diǎn)物A2的