光的衍射光的衍射第五章diffractionoflightchapter5本章內(nèi)容本章內(nèi)容Contentschapter5惠更斯-菲涅耳原理Huygens-Fresnelprinciple狹縫、矩孔、圓孔、圓環(huán)和多邊形孔的夫瑯禾費(fèi)衍射Fraunhofer

diffrractionofvariousapertures光柵衍射gratingdiffraction成像儀器的分辨本領(lǐng)resolvingpowerof

opticalinstruments振幅型平面光柵、正弦光柵、閃耀光柵amplitude-typetransmittancegratingssuchasplane,sineandblazedgratings光柵和棱鏡光譜儀的特性characteristics

ofgratingandprismspectrometers菲涅耳衍射Fresneldiffraction波帶片zoneplateCH5-1

光的衍射現(xiàn)象

diffractionoflight凡是不能用反射或折射予以解釋的光偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射

衍射是一切波固有的特性,各種波如水波、聲波、電磁波、物質(zhì)波等都能表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象泊松亮點(diǎn)衍射現(xiàn)象的顯著程度和

與障礙物線度的比有關(guān),聲波、水波、無線電波的波長較長，衍射現(xiàn)象明顯；光波的波長較短，一般情況下衍射現(xiàn)象不明顯在關(guān)于光的本性的爭論中，由于牛頓（1642－1727）的倡導(dǎo)，整個(gè)18世紀(jì)微粒說占著統(tǒng)治地位1818年，菲涅耳提出衍射理論，泊松根據(jù)該理論推出圓形障礙物陰影中心應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，泊松錯(cuò)誤地認(rèn)為這是不可能的,并以此作為反對波動理論的重要論據(jù)不久阿喇果從實(shí)驗(yàn)上觀察到了泊松預(yù)斷的亮點(diǎn),證明了菲涅耳理論的正確性,該實(shí)驗(yàn)給波動理論以有力的支持一段插曲：衍射：波在傳播過程中遇到障礙物偏離幾何路徑傳播（進(jìn)入幾何陰影區(qū)）的現(xiàn)象一.光的衍射凡是不能用反射折射予以解釋的光偏離直線傳播的現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象振幅型—圓孔圓屏圓環(huán)狹縫等相位型—光學(xué)厚度nh不均勻的玻璃板,透明的生物標(biāo)本等認(rèn)識的擴(kuò)展：只要以某種方式使波前受阻區(qū)域上的振幅和相位或二者之一的分布發(fā)生變化—引入空間不均勻性,這種不均勻性的特征限度與相比在一定范圍內(nèi)，均可引起衍射現(xiàn)象引起衍射的障礙物分類平面型立體型二.衍射屏和屏函數(shù)各種形狀的障礙物—衍射屏復(fù)振幅透射函數(shù)—屏函數(shù)波前衍射屏入射場衍射場入射場(前場)—平面或球面波場衍射場(后場)—非均勻波場衍射屏的作用：引起了后場中光場的復(fù)振幅分布的改變--瞳函數(shù)振幅型—只改變振幅位相型—只改變相位（1）振幅型衍射屏：相位為常數(shù)，孔(圓,矩,縫)等復(fù)振幅透射函數(shù)—屏函數(shù)（2）相位型衍射屏：振幅為常數(shù)，各種相位波帶片、相位光柵（3）復(fù)合型衍射屏：振幅、相位同時(shí)改變?nèi)?菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射?光源和接收屏或二者之一距離衍射屏為有限遠(yuǎn)--菲涅耳衍射（近場衍射）?光源和接收屏距離衍射屏都在無窮遠(yuǎn)或相當(dāng)于無窮遠(yuǎn)—衍射孔上的入射波和衍射波都可看成平面波

夫瑯禾費(fèi)衍射（遠(yuǎn)場衍射）光源障礙物接收屏光源障礙物接收屏按照光源、衍射屏和接收屏三者之間的相對位置分類(a)菲涅耳衍射；(b)夫瑯禾費(fèi)衍射；(c)和(d)觀察夫瑯禾費(fèi)衍射的實(shí)驗(yàn)裝置菲涅耳衍射夫瑯禾費(fèi)衍射

1源和場點(diǎn)均滿足傍軸近似但不滿足遠(yuǎn)場近似源點(diǎn)和場點(diǎn)均滿足遠(yuǎn)場近似

2源和場點(diǎn)或二者之一在有限遠(yuǎn)源和場點(diǎn)均在無限遠(yuǎn)

3非平行光衍射平行光衍射

4光源和接收平面非物像共軛面光源和接收平面為物像共軛面衍射分類的幾種表述衍射圖樣小結(jié)：

(1)衍射圖樣在入射波前受限制方向擴(kuò)展