1、第十二章 波動光學(xué)第一節(jié) 光的干涉第二節(jié) 光的衍射第三節(jié) 光的偏振下面是第二節(jié) 光的衍射莫道晨曦知遠路暮春山外是桃紅 簡諧波的干涉簡諧波的干涉 資料資料 2212122cosAAAA A相干條件相干條件 1212,const12211221()rruu振動方向有相同成分振動方向有相同成分 駐波：波節(jié)、波腹駐波：波節(jié)、波腹 反射波的半波損失反射波的半波損失 簡諧波的干涉簡諧波的干涉知識回顧知識回顧光的干涉光的干涉 資料資料 0( , )cos (/ )E x tEtx u1212Ln xn x光程光程光程差光程差21LL相位差與光程差相位差與光程差2/雙縫干涉雙縫干涉DxdsintanxD薄膜干

2、涉薄膜干涉2/ 2ne反射光線的半波反射光線的半波損失損失邁克爾遜干涉儀沒邁克爾遜干涉儀沒有半波損失有半波損失22reRel光的干涉知識光的干涉知識回顧回顧nn自然界中光的衍射自然界中光的衍射光的衍射光的衍射 資料資料 sinBCa點光源點光源光的衍射光的衍射光的衍射光的衍射 資料資料 sinBCa惠更斯惠更斯-菲涅爾原理：菲涅爾原理：用惠更斯原理用惠更斯原理可以判斷波的傳播方可以判斷波的傳播方向，解釋衍射效應(yīng)；向，解釋衍射效應(yīng)；菲涅爾原理指出，菲涅爾原理指出，屏幕上的光強屏幕上的光強由子波的干涉決定。所以屏幕上的光強由子波的干涉決定。所以屏幕上的光強由惠更斯由惠更斯-菲涅爾原理共同決定。菲涅

3、爾原理共同決定。単縫衍射単縫衍射 光路圖光路圖光的衍射光的衍射 資料資料 平行光入射平行光入射 夫瑯和費衍夫瑯和費衍射射sinBCa平行光經(jīng)過透鏡后在后邊平行光經(jīng)過透鏡后在后邊的屏幕上匯聚，發(fā)生干涉的屏幕上匯聚，發(fā)生干涉光源為線光源光源為線光源非平行光入射非平行光入射 菲涅爾衍菲涅爾衍射射単縫衍射単縫衍射 光強分布光強分布光的衍射光的衍射 資料資料 sinBCa縫寬不可忽略時，縫寬不可忽略時，怎么分析干涉光強分布？怎么分析干涉光強分布？（1 1）中心區(qū)域：所有的光束沒有光）中心區(qū)域：所有的光束沒有光程差，中心非常亮，相干加強程差，中心非常亮，相干加強単縫衍射単縫衍射 光強分布光強分布光的衍射光

4、的衍射 資料資料 単縫衍射単縫衍射中心非常亮中心非常亮（2 2）非中心區(qū)域：）非中心區(qū)域：菲涅爾半波帶法菲涅爾半波帶法上下邊沿發(fā)出的兩束平上下邊沿發(fā)出的兩束平行光的光程差行光的光程差sinBCa半波帶數(shù)半波帶數(shù)= =光線條數(shù)光線條數(shù)sin/ 2/ 2a非中心：半波帶數(shù)非中心：半波帶數(shù)= =光線條數(shù)光線條數(shù)sin/ 2/ 2a問題問題（1 1）每一半波帶的）每一半波帶的寬度對應(yīng)的光程差；（寬度對應(yīng)的光程差；（2 2）相鄰兩條光線的光程差相鄰兩條光線的光程差sinBCa0sin Ioa 2a 3a a 2a 3a 単縫衍射光強分布単縫衍射光強分布sin22akk 干涉相消（干涉相消（）sin(21

5、)2ak 干涉加強（干涉加強（）0,1,2,3,k 非中心部分非中心部分sin Ioa 2a 3a a 2a 3a 単縫衍射光強分布単縫衍射光強分布中央亮紋角寬度中央亮紋角寬度2 /a幾何關(guān)系幾何關(guān)系sintan/xf中央亮紋實際寬度中央亮紋實際寬度2/ffa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？越大，越大， 越大，衍射效應(yīng)越明顯越大，衍射效應(yīng)越明顯. .1入射波長變化，衍射效應(yīng)如何變化入射波長變化，衍射效應(yīng)如何變化 ? ?光柵衍射光柵衍射 光柵光柵光的衍射光的衍射 資料資料 単縫衍射単縫衍射中心區(qū)非常亮中心區(qū)非常亮半波帶數(shù)半波帶數(shù)= =光線條數(shù)光線條數(shù)sin

6、/ 2/ 2asinBCa00,1,2,3,sinkak 暗紋暗紋非中心區(qū)域非中心區(qū)域2/fa光柵衍射：光柵衍射：亮紋條件亮紋條件它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大，一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉，形成暗條紋很寬、明條紋很細的圖樣，這些銳細而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異，當(dāng)復(fù)色光通過光柵后，不同波長的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果。 光柵衍射光柵衍射 光路光路圖圖光的衍射光的衍射 資料資料 単縫衍射単縫衍射中心區(qū)非常亮中心區(qū)非常亮半波帶數(shù)半波帶數(shù)=

7、=光線條數(shù)光線條數(shù)sin/ 2/ 2asinBCa00,1,2,3,sinkak 暗紋暗紋非中心區(qū)域非中心區(qū)域2/fa光柵衍射：光柵衍射：亮紋條件亮紋條件多縫干涉多縫干涉：相鄰兩條光線的光程差：相鄰兩條光線的光程差()sinsinabd()sinabk多縫干涉多縫干涉：亮紋條件：亮紋條件sindk光柵衍射光柵衍射 總光強總光強光的衍射光的衍射 資料資料 単縫衍射単縫衍射中心區(qū)非常亮中心區(qū)非常亮半波帶數(shù)半波帶數(shù)= =光線條數(shù)光線條數(shù)sin/ 2/ 2asinBCa00,1,2,3,sinkak 暗紋暗紋非中心區(qū)域非中心區(qū)域2/fa光柵衍射：光柵衍射：亮紋條件亮紋條件()sinabk単縫衍射和多縫

8、干涉共同決定：乘積0,1,2,k max,2a bkk 條紋最高級數(shù)條紋最高級數(shù)討討 論論()sin (0,1,2,)a bkk ()sina b 23230I 光強分布光強分布1 條條 縫縫20 條條 縫縫3 條條 縫縫5 條條 縫縫光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮.亮紋的光強亮紋的光強02INI ：單縫光強）：單縫光強）（：狹縫數(shù)，（：狹縫數(shù)，N0Isin0I入射光為入射光為白光白光時，時， 不同，不同， 不同，按波長分開形成不同，按波長分開形成光譜光譜. .k一級光譜一級光譜二級光譜二級光譜三級光譜三級光譜衍射光譜衍射光譜()sin (0,1,2,)abkk a b 圓孔衍射圓孔衍射 光路圖光路圖光的衍射光的衍射 資料資料 sinBCa半波帶數(shù)半波帶數(shù) 単縫衍射単縫衍射 /(/ 2)中央條紋寬度中央條紋寬度 PHL一一 圓孔衍射圓孔衍射艾艾里里斑斑dDfd22. 12：艾里斑直徑：艾里斑直徑ddfDLP二二 瑞利判據(jù)瑞利判據(jù) 對于兩個強度相等的不相干的點光源（物點），對于兩個強度相等的不相干的點光源（物點），一個點光源的衍射圖樣的一個點光源的衍射圖樣的主極大主極大剛好