資源描述：
《夫朗和費衍射ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、3.2夫朗和費衍射3.2.1夫朗和費衍射裝置3.2.2夫朗和費矩形孔衍射3.2.3夫朗和費圓孔衍射3.2.4光學儀器系統(tǒng)的分辨率3.2.5夫朗和費單縫衍射3.2.6夫朗和費多縫衍射3.2.7巴俾涅(Babinet)定理返回第3章10/2/202113.2.1夫朗和費衍射裝置遠場與透鏡后焦面對應(yīng)(a)圖遠場P點的光場，由波面?上各點沿?方向發(fā)射的光場的疊加；(b)圖由于透鏡的作用，與光軸成?角的平行光將會聚在后焦面平面上的P’點；(b)中的P’點與(a)中的P點對應(yīng)。利用透鏡時,在其后焦平面得到的圖樣就是不用透鏡時的遠場(夫朗和費)衍射圖樣。不同點(b)中視場變小，光能集
2、中。夫朗和費衍射實驗裝置10/2/20212夫朗和費衍射實驗裝置單色點光源S放置在透鏡L1的前焦平面上，所產(chǎn)生的平行光垂直入射開孔Σ；由于開孔的衍射，在透鏡L2的后焦平面上可以觀察到開孔Σ的夫朗和費衍射圖樣；后焦平面上各點的光場復(fù)振幅由(3-21)式給出。10/2/20213后焦平面上的光場分布若開孔面上有均勻的光場分布，可令E(x1,y1)為常數(shù)。又因為透鏡緊貼孔徑，z1≈f。所以，后焦平面上的光場復(fù)振幅可寫為夫瑯和費近似下的基爾霍夫公式(3-21)。(3-22)(3-23)10/2/202143.2.2夫朗和費矩形孔衍射圖3-9所示的夫朗和費衍射裝置。在透鏡焦平面上
3、觀察到的衍射圖樣如下圖所示圖中衍射角若衍射孔是矩形孔；10/2/20215衍射圖樣特征衍射亮斑集中分布在兩相互垂直的方向上(x軸和y軸);正方形孔，x,y方向?qū)ΨQ。10/2/20216x軸上的亮斑寬度與y軸上亮斑寬度之比，恰與矩形孔在兩個軸上的寬度關(guān)系相反；長方形孔，x方向?qū)?；亮斑x方向窄。衍射圖樣特征10/2/20217x軸上的亮斑寬度與y軸上亮斑寬度之比，恰與矩形孔在兩個軸上的寬度關(guān)系相反；長方形孔，x方向窄；亮斑x方向?qū)?。衍射圖樣特征10/2/20218衍射圖樣特征分析1.透鏡焦平面上P光場及光強分析2.衍射光強分布特點3.中央亮斑4.條紋寬度5.衍射圖樣形狀10
4、/2/202191.透鏡焦平面上P光場及光強分析由夫朗和費近似下的基爾霍夫公式(3-22)可得，P(x,y)點的光場復(fù)振幅為式中P(x,y)點的光強為返回10/2/2021102.衍射光強分布特點沿x方向光強分布給定I0、縫寬a和波長?，P點的光強Ip隨x,即衍射角?x改變光強最大值、最小值的位置--僅與衍射角、縫寬有關(guān)極值點的滿足的條件10/2/202111中央主極大的位置：中央主極大位置，與P0點對應(yīng)為方程(1)的一個解由方程(1)由極大為方程(1)的另一組解方程(1)極小值位置（暗點），與衍射方向θmin對應(yīng)?！鴺O小值位置：10/2/202112次極大的位置：每相
5、鄰極小之間有一個極大值--次極大次極大位置，由方程(2)決定該方程的求解方法：(1)作圖(2)數(shù)值計算--計算機求解直線和正切曲線的交點即為方程(2)的解，如上圖：y1=tg?y2=?0?2?-?-2?y10/2/202113前幾個次極大的位置次極大位置與衍射方向θm0對應(yīng)次極大序號1234次極大位置相對強度10/2/202114結(jié)論當較小時，次極大返回極小10/2/2021153.中央亮斑中央明紋（m=±1的兩暗紋間）角范圍線范圍中央明紋的x方向?qū)挾戎醒朊骷y的面積中央亮斑面積與矩形孔面積成反比，在相同波長和裝置下，衍射孔愈小，中央亮斑愈大。P0點光強愈小。P0的光強1
6、0/2/2021164.條紋寬度（相鄰條紋間距）除了中央明紋外的其它明紋、暗紋的寬度。返回暗點位置10/2/2021173.2.3夫瑯和費圓孔衍射1.實驗裝置圖樣特點光學儀器中所用透鏡的邊緣(光闌)，通常都是圓形的，且大多都是通過平行光或近似的平行光成像。--夫瑯和費圓孔衍射具有重要意義實驗裝置p134圖3-14圖樣特點中央為亮圓斑--艾里斑明暗相間同心圓環(huán)(P135T3-15)2.光強分布3.光強分布曲線4.衍射圖樣的極值特性10/2/202118艾里斑1.實驗裝置及衍射圖樣：艾里斑直徑返回10/2/202119特征二：中央亮斑特別明亮夫瑯和費圓孔衍射花樣特征一：由中
7、央亮斑和明暗相間的同心圓環(huán)組成如何解釋這些實驗規(guī)律？圓孔的夫瑯和費衍射照片返回10/2/202120如圖3-14所示，設(shè)圓孔半徑為a,圓孔中心O1位于光軸上，則圓孔上任一點Q的位置坐標為ρ1、?1，與相應(yīng)的直角坐標x1,y1的關(guān)系為2.光強分布P點光場復(fù)振幅觀察屏上任一點p的位置坐標為ρ、?，與相應(yīng)的直角坐標x,y的關(guān)系為10/2/202121P點光場復(fù)振幅光強由夫朗和費近似下的基爾霍夫公式(3-22)可得，P(ρ,?)點的光場復(fù)振幅為P(ρ,?)點的光強為式中Φ=ka?是圓孔邊緣與中心點在同一?方向上光線間的相位差。J1(Φ)--一階貝
