單縫衍射.ppt

1、引言： 波的衍射（繞射）,惠更斯原理解釋,一 光的衍射現(xiàn)象,當(dāng)光線遇到尺寸與光波長差不多的障礙物時，不再遵循直線傳播的規(guī)律，能傳到障礙物陰影區(qū)域內(nèi)，形成明暗相間的條紋的現(xiàn)象,衍射效果圖,白光,衍射圖樣,思考：,1.如何用惠更斯原理解釋光的衍射現(xiàn)象？,2.惠更斯原理能解釋衍射條紋的明暗分布嗎？,二 惠更斯 菲涅爾原理,1. 能夠定性解釋為什么衍射會出現(xiàn),2.概念衍射角,由于光的衍射效應(yīng)導(dǎo)致光線偏離原直線方向的角度，直接反映了衍射效應(yīng)的大小。,衍射角,明暗相間的條紋,明暗條紋都是光波相干疊加的結(jié)果,有限束光的相干疊加,無限個子波的相干疊加,強調(diào)光束間的相互作用,強調(diào)“繞彎”傳播,3.干涉和衍射的比

2、較,三 衍射分類,近場衍射,遠場衍射,四、單縫夫瑯禾費衍射模型,（衍射角 ：向上為正，向下為負 .）,單縫衍射的公式推導(dǎo),暗紋中心,P點為暗紋中心（相鄰兩個半波帶干涉相消）,若,偶數(shù)個半波帶相互抵消，那么奇數(shù)個半波帶呢？,明紋,干涉相消（暗紋中心）,干涉加強（明紋中心）,（介于明暗之間）,中央明紋中心,單縫衍射的明暗條件,1. 條紋分布與位置（角位移、線位移）,根據(jù)公式，寫出各級明、暗紋的位置,當(dāng) 較小時，,中央明紋兩側(cè)交替分布著各級明暗條紋,單縫衍射中，當(dāng)衍射角 滿足 時,陣面可分為_個半波帶。,若將縫寬縮小一半，則此位置將變?yōu)?_條紋,10,明,練習(xí)1：,對應(yīng)位置為_條紋，此時單縫的波,暗

3、,單色光垂直入射到單狹縫上,縫寬為a,對應(yīng)于某一 衍射角 , 若滿足 , 則 (A) 半波帶數(shù)目為二個,對應(yīng)第二級明條紋. (B) 半波帶數(shù)目為四個,對應(yīng)第四級明條紋. (C) 半波帶數(shù)目為四個,對應(yīng)第二級暗條紋. (D) 半波帶數(shù)目為四個,對應(yīng)第四級暗條紋.,練習(xí)2：,2. 明條紋寬度,干涉相消（暗紋）,寫出中央亮紋和其他亮紋的角寬度和線寬度,條紋寬度（相鄰條紋間距）,波長為,的單色光垂直入射到寬為,的單逢上，縫后有一焦距為,在透鏡焦平面上觀察衍射圖樣。求: （1）中央明紋寬度； （2） 兩個第三級暗紋的間距。,的透鏡,練習(xí)：,3 條紋亮度,4 單縫衍射的動態(tài)變化,單縫寬度變化，中央明紋寬度

4、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)如何變化 ?,單縫上下移動,單縫上移，零級明紋仍在透鏡光軸上. 因此，衍射圖樣不變,小結(jié)：,1,2,B,A,半波帶,半波帶,1,2,/2,暗紋,中央明紋(中心),惠更斯原理及其對衍射現(xiàn)象的解釋,小結(jié)：,什么是光的衍射現(xiàn)象 惠更斯菲涅耳原理 3. 光的衍射分類,衍射角,縫,衍射角：,由于光的衍射效應(yīng)導(dǎo)致光線偏離原直線方向的角度，直接反映了衍射效應(yīng)的大小。,子波在P點引起的振動振幅,例 設(shè)有一單色平面波斜射到寬度為 的單縫 上（如圖），求各級暗紋的衍射角 .,解,由暗紋條件,例2 如圖，一雷達位于路邊 15m 處，它的射束與公路成 角. 假如發(fā)射天線的輸出口寬度 ，發(fā)射的微波波長是18mm ，則在它監(jiān)視范圍內(nèi)的公路長度大約是多少？,提示 將雷達天線輸出口看成是發(fā)出衍射波的單縫，衍射波能量主要集中在中央明紋范圍內(nèi).,根據(jù)暗紋條件,中央明條寬度：角寬度,當(dāng) 時，可將縫分成三個“半波帶”,P處近似為明紋中心,/2,形成暗紋。,當(dāng) 時,可將縫分成四個“半波帶”,暗紋,明紋(中心),中央明紋(中心),（4）單縫衍射的動態(tài)變化,單縫上