单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,15,章,光的衍射,光的偏振,15.1,光的衍射 惠更斯,-,菲涅耳原理,15.2,单缝夫琅禾费衍射,15.3,衍射光栅,15.4,圆孔衍射 光学仪器的分辨率,15.5,自然光和偏振光,15.6,起偏和检偏 马吕斯定律,15.7,反射与折射时光的偏振,布儒斯特定律,第15章 光的衍射 光的偏振15.1 光的衍射 惠,缝较大时，光是直线传播的,缝很小时，衍射现象明显,阴,影,屏幕,屏幕,一、光的衍射现象及其分类,15-1,光的衍射 惠更斯,-,菲涅耳原理,缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显阴屏幕屏幕一、,光源,障碍物,接收屏,光源,障碍物,接收屏,衍射的分类,菲涅耳衍射,夫琅禾费衍射,光源,障碍物,接收屏,距离为有限远。,光源,障碍物,接收屏,距离为无限远。,衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。,光源障碍物接收屏光源障碍物接收屏衍射的分类菲涅耳衍射夫琅禾费,从同一波阵面上各点所发出的子波，在传播过程中相遇时，也可相互叠加产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。,二、惠更斯,-,费涅耳原理,若取时刻,t=0,波阵面上各点发出的子波初相为零，则面元,dS,在,P,点引起的光振动为：,从同一波阵面上各点所发出的子波，在传播过程中相遇,百度文库,VIP,特权福利,特权说明,服务特权,VIP,专享文档下载特权,VIP,用户有效期内可使用,VIP,专享文档下载特权下载或阅读完成,VIP,专享文档（部分,VIP,专享文档由于上传者设置不可下载只能阅读全文），每下载,/,读完一篇,VIP,专享文档消耗一个,VIP,专享文档下载特权。,年,VIP,月,VIP,连续包月,VIP,享受,60,次,VIP,专享文档下载特权，一次发放，全年内有效。,VIP,专享文档下载特权自,VIP,生效起每月发放一次，每次发放的特权有效期为,1,个月，发放数量由您购买的,VIP,类型决定。,每月专享,9,次,VIP,专享文档下载特权，自,VIP,生效起每月发放一次，持续有效不清零。自动续费，前往我的账号,-,我的设置随时取消。,共享文档下载特权,VIP,用户有效期内可使用共享文档下载特权下载任意下载券标价的文档（不含付费文档和,VIP,专享文档），每下载一篇共享文档消耗一个共享文档下载特权。,年,VIP,月,VIP,连续包月,VIP,享受,100,次共享文档下载特权，一次发放，全年内有效,赠送的共享文档下载特权自,VIP,生效起每月发放一次，每次发放的特权有效期为,1,个月，发放数量由您购买的,VIP,类型决定。,赠送每月,15,次共享文档下载特权，自,VIP,生效起每月发放一次，持续有效不清零。自动续费，前往我的账号,-,我的设置随时取消。,累积特权,在购买的,VIP,时长期间，下载特权不清零。,100W,优质文档免费下载,VIP,有效期内的用户可以免费下载,VIP,免费文档，不消耗下载特权，非会员用户需要消耗下载券,/,积分获取。,部分付费文档八折起,VIP,用户在购买精选付费文档时可享受,8,折优惠，省上加省；参与折扣的付费文档均会在阅读页标识出折扣价格。,内容特权,0,下载券文档一键搜索,VIP,用户可在搜索时使用专有高级功能：一键搜索,0,下载券文档，下载券不够用不再有压力！,无限次复制特权,VIP,有效期内可以无限次复制文档内容，不用下载即可获取文档内容,文档格式转换,VIP,有效期内可以将,PDF,文档转换成,word,或,ppt,格式，一键转换，轻松编辑！,阅读页去广告,VIP,有效期内享有搜索结果页以及文档阅读页免广告特权，清爽阅读没有阻碍。,多端互通,VIP,有效期内可以无限制将选中的文档内容一键发送到手机，轻松实现多端同步。,其他特权,抽奖特权,开通,VIP,后可以在,VIP,福利专区不定期抽奖，千万奖池送不停！,福利特权,开通,VIP,后可在,VIP,福利专区定期领取多种福利礼券。,VIP,专享精彩活动,开通,VIP,后可以享受不定期的,VIP,优惠活动，活动多多，优惠多多。,VIP,专属身份标识,当您成为百度文库,VIP,后，您的专有身份标识将被点亮，随时随地彰显尊贵身份。,专属客服,VIP,专属客服，第一时间解决你的问题。专属客服,QQ,：,800049878,VIP,礼包,百度阅读,VIP,精品版特权,享受阅读,VIP,精品版全部权益：,1.,海量精选书免费读,2.,热门好书抢先看,3.,独家精品资源,4.VIP,专属身份标识,5.,全站去广告,6.,名人书友圈,7.,三端同步,知识影响格局，格局决定命运！,百度文库特权福利特权说明服务特权VIP专享文档下载特权VIP,C,-,比例常数,K(,)-,倾斜因子,惠更斯,-,菲涅耳原理解释了波为什么不向后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。,P,点的光振动（惠更斯原理的数学表达）为：,最大,C-比例常数K()-倾斜因子 惠更,用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象,S,*,单缝衍射实验装置,屏幕,15-2,单缝夫琅禾费衍射,用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象S*单缝衍射实验装置屏幕15,A,B,f,x,C,将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的衍射角（与原入射方向的夹角）相同,P,衍射角不同，最大光程差也不同，,P,点位置不同，光的强度分布取决于最大光程差,ABfxC将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的衍,菲涅耳半波带法,2,2,2,2,a,sin,相邻平面间的距离是入射单色光的半波长,任何两个相邻波带上对应点所发出的光线到达,BC,平面的光程差均为半波长（即位相差为,）,，在,P,点会聚时将一一抵消。,菲涅耳半波带法2222asin相邻平面间的距离是,A,A,A,B,C,a,x,f,1,2,2,2,2,.,.,.,.,.,P,AB,面,分成,奇数个半波带,，出现,亮纹,.,.,AAABCaxf12222.PAB面分成奇,.,A,A,A,B,C,a,x,f,1,2,2,.,.,.,.,.,A,3,P,.,.,.,AB,面,分成,偶数个半波带,，出现,暗纹,.AAABCaxf122.A3P.AB面分,结论,：分成偶数半波带为暗纹。,分成奇数半波带为明纹。,正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧,对于任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带，在屏幕上光强介于最明与最暗之间。,暗纹,明纹,中央明纹,结论：分成偶数半波带为暗纹。正、负号表示衍射条纹对称分布于中,讨论,1,.,光强分布,当,角增加时，半波带数增加，未被抵消的半波带面积减少，所以光强变小；,另外，当：,当,增加时,为什么光强的极大值迅速衰减？,讨论1.光强分布 当 角增加时，半波带数增加，,中央两侧第一暗条纹之间的区域，,称做零极（或中央）明条纹，,它满足条件：,2,.,中央亮纹宽度,中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零极（或中,a,x,f,0,暗纹,一级暗纹条件,一级暗纹坐标,中央亮纹线宽度,中央亮纹半角宽度,axf0暗纹一级暗纹条件一级暗纹坐标中央亮纹线宽度中央亮纹,3,.,相邻两衍射条纹间距,条纹在接收,屏上的位置,暗纹中心,明纹中心,其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半。,中央亮纹线宽度,当缝宽,中央亮纹线宽度,3.相邻两衍射条纹间距条纹在接收暗纹中心明纹中心其它各级明,条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹。该衍射图样称为,衍射光谱,。,由微分式 看出缝越窄,（,a,越小），条纹,分散的越开，衍射现象越明显；反之，条纹向中央靠拢,。,当,a,大于,，,又不大很多,时会出现明显的衍射现象。,当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹，这就是,透镜所形成线光源的象。显示了光的直线传播的性质。,明纹中心,条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白光,例、一束波长为,=5000,的平行光垂直照射在一个单缝上。,(1),已知单缝衍射的第一暗纹的衍射角,1,=30,0,，,求该单缝的宽度,a,=?,解：,(1),第一级暗纹,k=1,1,=30,0,例、一束波长为=5000的平行光垂直照射在一个单缝上。,例、一束波长为,=5000,的平行光垂直照射在一个单缝上。,(2),如果所用的单缝的宽度,a,=,0.5mm,，,缝后紧挨着的薄透镜焦距,f=1m,，,求：,(a),中央明条纹的角宽度；,(b),中央亮纹的线宽度；,(c),第一级与第二级暗纹的距离；,(,a,),(,b,),(,c,),例、一束波长为=5000的平行光垂直照射在一个单缝上。,例、一束波长为,=5000,的平行光垂直照射在一个单缝上。,a,=,0.5mm,，,f=1m,(3),如果在屏幕上离中央亮纹中心为,x=3.5mm,处的,P,点为一亮纹，试求,(a),该,P,处亮纹的级数；,(b),从,P,处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？,(,b,),当,k,=3,时，光程差,狭缝处波阵面可分成,7,个半波带,。,例、一束波长为=5000的平行光垂直照射在一个单缝上。,15-3,衍射光栅,一、,光栅衍射现象,衍射光栅：由大量等间距、等宽度的平行狭缝所组成的光学元件,。,用于透射光衍射的叫透射光栅,。,用于反射光衍射的叫反射光栅,。,光栅常数,：,a+b,数量级为,10,-5,10,-6,m,15-3 衍射光栅一、光栅衍射现象衍射光栅：由大量等间,a,b,x,f,0,屏,a,b,+,衍射角,(a+b),sin,相邻两缝光线的光程差,abxf0屏 ab+衍射角(a+b)sin,二、,光栅的衍射规律,光栅,每个缝,形成各自的,单缝衍射图样,。,光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。,光栅,缝与缝之间,形成的,多缝干涉图样,。,1,、,光栅公式,任意相邻两缝对应点在衍射角为,方向的两衍射光到达,P,点的光程差为,(a+b)sin,光栅公式,光栅衍射明条纹位置满足,：,(a+b)sin,=k,k=0,1,2,3 ,二、光栅的衍射规律光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。光栅衍射,(a+b)sin,=k,k=0,1,2,3 ,单色平行光倾斜地射到光栅上,相邻两缝的入射光在入射到光栅前已有光程差,(a+b)sin,0,(a+b)(sin,sin,0,)=k,k=0,1,2,3 ,(a+b)sin=k k=0,1,2,2,、,暗纹条件,暗条纹是由各缝射出的衍射光因干涉相消形成的。,在两个相邻主极大之间,，,分布着,N,-1,条暗条纹和,N,-2,条次级明条纹。,2、暗纹条件暗条纹是由各缝射出的衍射光因干涉相消形成的。在两,光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应,的叠加，亮纹的位置决定于缝间光线干涉的结果。,缝数,N,=4,时光栅衍射的光强分布图,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1,k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,k=-6,3,、,单缝对光强分布的影响,光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应缝数 N,4,、,缺级现象,a sin,=k,k=0,1,2,缺极时衍射角同时满足：,(a+b)sin,=k,k=0,1,2,即,：,k=,(a+b)/a,k,k,就是所缺的级次,缺级,由于单缝衍射的影响，在应该出现亮纹的地方，不再出现亮纹,缝间光束干,涉极大条件,单缝衍射极小条件,4、缺级现象a sin =k k=0,1,2,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1,k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,缺 级,k=-6,缺级：,k,=,3,6,9,.,缺级,光栅衍射,第三级极,大值位置,单缝衍射,第一级极,小值位置,若,k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-,白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列的彩色光带，即光栅光谱。,三、光栅光谱,白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种,例、波长为,6000,的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现