大學(xué)光學(xué)經(jīng)典課件L9 光的衍射

1、光的衍射，第二章波光學(xué)的基本原理，第五光的衍射現(xiàn)象和惠更斯布萊奈爾原理，第一光的衍射現(xiàn)象，第一光的衍射現(xiàn)象，第一)衍射的定義：光波在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，光線偏離直線傳播，強(qiáng)度再分配的現(xiàn)象。衍射光繞過(guò)障礙物，離開直線，移動(dòng)到幾何陰影區(qū)域，屏幕上的光強(qiáng)度沒(méi)有均勻分布。和光的干涉現(xiàn)象一樣，是光的本質(zhì)特性之一。2)衍射裝置：為什么我們可以很容易地觀察聲波，無(wú)線電波的衍射，但很難觀察光波的衍射呢？因?yàn)槁暡ê蜔o(wú)線電波的波長(zhǎng)很長(zhǎng)(約數(shù)百米)，自然界有這種規(guī)模的障礙物或空隙(例如墻壁、山丘、建筑物等)，很容易出現(xiàn)衍射現(xiàn)象。光波的波長(zhǎng)很短(4000-7600)。自然界通常沒(méi)有這么小的障礙物或縫隙，光主要表現(xiàn)

2、為直線傳播的特性。產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的條件：主要取決于障礙物或縫隙的先導(dǎo)和波長(zhǎng)大小的比較。3)衍射強(qiáng)度和障礙物尺寸關(guān)系：上：衍射效果不明顯。衍射效果明顯。向散射的切換，4)各種衍射現(xiàn)象，5)衍射現(xiàn)象的特性，(1)有限的方向，衍射圖案向哪個(gè)方向擴(kuò)展。*偏離直線的意義*針線活寬度和波長(zhǎng)的關(guān)系*限制和擴(kuò)展，在衍射屏幕上光束的方向受到限制時(shí)，接收屏幕的衍射圖案向該方向擴(kuò)展。光孔道越小，對(duì)光束的限制越大，衍射圖案就越擴(kuò)大。也就是說(shuō)，衍射效果會(huì)變強(qiáng)。光孔的引導(dǎo)和衍射圖案的擴(kuò)展之間存在反比關(guān)系。Huygens-Fresnel原理、hoygen spresnel原理、hoygen spresnel原理、hoygen

3、 spresnel原理、2)原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式：(相干疊加-復(fù)振幅線性疊加)，3)假設(shè)：光洞部分的復(fù)振幅：光幕部分的復(fù)振幅：其他部分的積分為零如果，和，1)衍射屏的特性：自由傳播的情況。已知：(1)或瓦耳比內(nèi)的原理，以下公式也不成立：是的，1)干擾是來(lái)自離散點(diǎn)源的光波的一致疊加，衍射是來(lái)自連續(xù)二次波源的二次波的一致疊加。2)干涉的疊加是總和，衍射的疊加是積分的和。3)離散點(diǎn)源的光按幾何光學(xué)規(guī)律傳播，次波源的光一般不符合幾何光學(xué)傳播規(guī)律。6菲涅耳圓孔和圓屏衍射，1菲涅耳圓孔和圓屏衍射，1)衍射裝置，2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，衍射圖案是亮暗的同心環(huán)，中心點(diǎn)可以亮也可以暗。，孔徑變化，衍射圖案中心的明暗交替變化。移動(dòng)屏幕，衍射圖案中心的明暗交替變化，圓形屏幕的衍射圖案也是同心環(huán)，但衍射圖案的中心總是亮點(diǎn)。中心強(qiáng)度隨著變化敏感，隨著距離變化緩慢。2半波代法，1)需要解決的問(wèn)題是在菲涅爾衍射中心點(diǎn)Po中獲取光的強(qiáng)度。2)求解方法，近似方法，(半波臺(tái)方法是處理載波干涉疊加的簡(jiǎn)化方法)，3)階段，(1)將中斷分割為一系列環(huán)形半波臺(tái)，(2)求出每個(gè)半波臺(tái)的復(fù)振幅，(3)求出P0點(diǎn)，半波臺(tái)面積用菲涅爾原理就知道了。，(5)通過(guò)圓形屏幕衍射的振幅公式表示。也就是說(shuō)，隨著圓形屏幕半徑的增加，中心