惠更斯-菲涅耳原理課件

同學(xué)們好！同學(xué)們好！1波的疊加原理干涉現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理衍射現(xiàn)象二者關(guān)系？一.衍射現(xiàn)象光偏離直線傳播路徑進入幾何陰影區(qū)，并形成光強非均勻穩(wěn)定分布。波遇到障礙物時，繞過障礙物進入幾何陰影區(qū)。§14.3惠更斯-菲涅耳原理波的疊加原理干涉現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理衍射現(xiàn)象二者關(guān)系？一.2惠更斯-菲涅耳原理ppt課件3二.惠更斯-菲涅耳原理成功：可解釋衍射成因，用幾何法作出新的波面，推導(dǎo)反射、折射定律不足：不能定量說明衍射波的強度分布1、惠更斯原理波面上的每一點均為發(fā)射子波的波源，這些子波的包絡(luò)面即新的波陣面障礙物入射波衍射波二.惠更斯-菲涅耳原理成功：可解釋衍射成因，用幾何法作出新的4球面波平面波

介質(zhì)中波動傳播到的各點都可以看作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時刻，這些子波的包絡(luò)就是新的波前.惠更斯原理O球面波平面波介質(zhì)中波動傳播到52、菲涅耳原理

對子波的振幅和相位作了定量描述波面上各面元——子波源rPS

dSn2、菲涅耳原理對子波的振幅和相位作了定量描述波面上6

空間任一點振動為所有子波在該點相干疊加的結(jié)果合振動：衍射本質(zhì)：子波的相干疊加有限個分立相干波疊加——干涉無限多個連續(xù)分布子波源相干疊加——衍射傾斜因子：子波：空間任一點振動為所有子波在該點相干疊加的結(jié)果合振動：衍射7三.衍射分類菲涅耳衍射（近場衍射）：夫瑯和費衍射（遠場衍射）:波源————障礙物————屏無限遠無限遠即平行光衍射信息光學(xué)（現(xiàn)代光學(xué)分支）（或二者之一有限遠）波源————障礙物————屏距離有限距離有限三.衍射分類菲涅耳衍射（近場衍射）：夫瑯和費衍射（遠場衍射8菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射夫瑯禾費衍射光源、屏與縫相距無限遠縫在實驗中實現(xiàn)夫瑯禾費衍射菲涅爾衍射縫光源、屏與縫相距有限遠菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射夫瑯禾費衍射光源、屏與縫9光的夫瑯和費衍射一.單縫夫瑯和費衍射1.裝置：縫寬a:其上每一點均為子波源，發(fā)出衍射光衍射光線與波面法線夾角小錄象光的夫瑯和費衍射一.單縫夫瑯和費衍射1.裝置：縫寬a:10中央明紋中心P處光強可由菲涅耳公式計算介紹確定P光強的兩種簡便方法中央明紋中心P處光強可由菲涅耳公式計算介紹確定P光強的兩種簡112.菲涅耳波帶法（半定量方法）對應(yīng)的單縫a被分為n個半波帶

.A2A1λ2...A3..CABaxfPA42.菲涅耳波帶法（半定量方法）對應(yīng)的單縫a被分為.A2A12對應(yīng)中央明紋中心n為偶數(shù)：兩兩相消，屏上相聚點為暗紋n為奇數(shù):剩下一個半波帶中的衍射光線未被抵消對應(yīng)的屏上相聚點為明紋中心對應(yīng)非明、暗紋中心的其余位置

.A2A1λ2...A3..CABaxfPA4對應(yīng)中央明紋中心n為偶數(shù)：兩兩相消，屏上相聚點為暗紋n為奇數(shù)13Isin

0*明暗紋條件：中央明紋中心各級明紋中心暗紋注意：Isin0*明暗紋條件：中央明紋中心各級明紋中心暗紋注意：14二者明暗紋條件是否相互矛盾?maxa

討論：

雙縫干涉中明暗單縫衍射中明暗二者明暗紋條件是否相互矛盾?maxa討論：雙縫干涉中明15中央明紋一級明紋二級明紋一級暗紋二級暗紋三級暗紋

單縫衍射明暗紋條件中k值為什么不能取零？暗紋公式中為中央明紋中心，不是暗紋明紋公式中仍在中央明紋區(qū)內(nèi)不是明紋中心中央明紋一級明紋二級明紋一級暗紋二級暗紋三級暗紋單縫衍射16

計算衍射條紋角寬度中央明紋中心暗紋明紋中央明紋其余明紋計算衍射條紋角寬度中央明紋中心暗紋明紋中央明紋其余明紋17

計算衍射條紋線寬度中央明紋其余明紋計算衍射條紋線寬度中央明紋其余明紋18

條紋亮度分布是否均勻，為什么？中央明紋集中大部分能量，明條紋級次越高亮度越弱。I屏幕中央明紋中心:全部光線干涉相長一級明紋中心:二級明紋中心:由菲涅爾波帶法：條紋亮度分布是否均勻，為什么？中央明紋集中大部分能量，明19衍射顯著光強太弱衍射不明顯直線傳播白光照射，中央白色，其余明紋形成內(nèi)紫外紅光譜，高級次重疊浸入液體中、條紋變密

衍射顯著光強太弱衍射不明顯直線傳播白光照射，中央白色，其余明20單縫寬度變化，中央明紋寬度如何變化？單縫寬度變化，中央明紋寬度如何變化？21越大，越大，衍射效應(yīng)越明顯.入射波長變化，衍射效應(yīng)如何變化?越大，越大，衍射效應(yīng)越明顯.入射波長變化，衍射效應(yīng)如22惠更斯-菲涅耳原理ppt課件23⑦單縫衍射的動態(tài)變化單縫上下移動，根據(jù)透鏡成像原理衍射圖不變.單縫上移，零級明紋仍在透鏡光軸上.⑦單縫衍射的動態(tài)變化單縫上下移動，根據(jù)透鏡成像原理衍射圖不24若是平行光非垂直入射，得出光程差公式和明暗紋條件a

a

中央明紋中心暗明若是平行光非垂直入射，得出光程差公式和明暗紋條件aa253.振幅矢量疊加法（定量）每條光線在屏上引起光振動振幅相等將a劃分為N個等寬的狹窄波帶，設(shè)每個波帶內(nèi)能量集中于圖中所示光線兩相鄰光線相位差兩相鄰光線光程差3.振幅矢量疊加法（定量）每條光線在屏上引起光振動振幅相等將26(見教材)用多邊形法則進行N個大小相等、兩兩依次相差為

的光振動的疊加(見教材)用多邊形法則進行N個大小相等、27令即中央明紋中心處振幅中央明紋光強則令即中央明紋中心處振幅中央明紋光強則28明紋：暗紋：請與半波帶法比較明紋：暗紋：請與半波帶法比較292.條紋：明暗相間同心圓環(huán)中央亮紋：愛里斑二、圓孔夫瑯和費衍射集中大部分能量角寬度為其余明紋2倍半角寬度：S*1.裝置：2.條紋：明暗相間同心圓環(huán)中央亮紋：愛里斑二、圓孔夫瑯和費衍30

瑞利準則：第一個象的愛里斑邊沿與第二個象的愛里斑中心重合——恰能分辨愛里斑3、光學(xué)儀器分辨率物鏡~圓孔物點的象~衍射圖樣瑞利準則：第一個象的愛里斑邊沿與第二個象的愛里斑中心重合31惠更斯-菲涅耳原理ppt課件32光學(xué)顯微鏡0.2

m電子顯微鏡掃描遂道顯微鏡最小分辨角：

光學(xué)儀器分辨率提高分辨率途徑小錄象光學(xué)顯微鏡0.2m電子顯微鏡掃描遂道顯33聲納起水下雷達的作用，現(xiàn)有一潛水艇停在水下100m處，艇上聲納喇叭向前發(fā)射聲波，習(xí)慣上以第一級衍射極小對應(yīng)的張角為波的覆蓋范圍?，F(xiàn)設(shè)潛水艇前上方海面有一敵艦，二者相距1000m，請你為潛水艇聲納設(shè)計一個喇叭，給出形狀和尺寸，使該聲納使用λ