光的衍射基本概念.docx

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1、光的衍射根本概念、1 .光的衍射规律光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。光的衍射图样钢针的衍射图样白光的衍射图样2 .惠更斯菲涅尔原理性地描述衍射现象中光的传播问题。菲涅尔充实了惠更斯原理,他提出波前上每个面元都可视为子波的波源,在空间*点P的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯菲涅尔原理。夫Jn和费衍时3 .衍射的类型(1)菲涅尔衍射:光源和观察点距二障碍物为有限远的衍射称为菲涅尔衍射。(2)夫琅和费衍射:光源和观察点距障碍物为无限远，即平行光的衍射为夫琅和费衍射。特别强调：干预是有限多束光(别离的)相干叠加，衍射是波

2、阵面上无限多子波连续的相干叠加，这种计算对于菲涅尔衍射相当复杂，而对于夫琅和费衍射则比较简单，主要讨论夫琅和费衍射。4 .夫琅和费衍射(1)单缝衍射单缝衍射图示f1nsh衍射图用半波带法处理衍射问题，可以防止复杂的计算，缺点是准确度不够。把单缝处的波面分割成等宽的平行窄带，是分得的相邻两条窄带上的对应点发出的沿O方向的子波光线的光程差为A/2,则这样分得的窄带称为半波带，提醒注意：分割的是波面。单色光垂直入射，当单缝恰好被分成了偶数歌半波带，即单缝上下边缘衍射角为。的两条子波光线的光程差a=asin等于半波长的偶数倍。在该点出现光极小。衍射暗纹中心位置：asm2k-=k仇;1,23)当单缝恰好

3、分成奇数个半波带，4=asin半波长的奇数倍。此方向上偶数个半波带相十抵消，剩下一个半波带未被抵消，在该点产生次最大。可见，波面被分成的半波带数越多，每个半波带的面积也就越小，对该点光强奉献也就越小。所以。角越大，次最大也就越小。衍射亮纹中心位置：asinr.2优十1)2侬=123,)波阵面上个子波的光线到达e为零处的光程一样，即光程差为零，则合振动在该点产生主极大”，中央主极大中心位置：asm%二O质二O衍射条纹：平行于单缝的一组直条纹，中央明纹最亮，而且宽度是其他明纹的两倍。中央明纹的角宽度:光强分布：sin2(sinX乐a(sin讲/1*缝宽和光波波长对衍射条纹也有一定影响。图例屣示（2

4、）园孔衍射第一级暗环的位置：DsinO=I.22AD为园孔的直径夫琅和费园孔衍射图样，中心是一个很亮的园盘，为衍射中央极大，称为爱里斑。爱里斑的半角宽度为：A=1.22-D瑞利判如果一个像点的爱里斑的中心刚好与另意像点衍射图样的第一级暗纹像重合，就认为着两个物点恰好能为这意光学一起所分辩。最小分辩角：=1.22D分辨率：1_D京1.22J其中D为园孔直径，入为入射光的波长，可见入越小（如电子显微镜）、D越大（如天文望远镜）分辨率越大。（4）光栅衍射fi光删图样/QinZJ光栅常数：d=a+b在可见光范围内，d一般在1/1000-1500mm之间。光栅上的每一条缝的单缝衍射在0方向上P点产生一个

5、光振动，N条缝在P点产生的N个光振动的振幅一样，他们的相十叠加决定了P点的光强，光栅衍射是单缝衍射和多缝十预的总效果。光栅方程：1、亮纹（主极大）中心位置满足光(O=O)时，dsinO=O其中。为衍射角，k为多缝十预主极大级数。栅方程中k=0,为中央明纹中心。其他亮纹（主极大）中心位置不满足单缝衍射暗纹条件：铲Jt二土3、 尊in石土把皆二以3峪为单缝衍射暗纹级数（2、3）式要同时满足，才会出现主极大暗条纹位置：asm分真二呀，（履二1,2,3.）J泗二土（况+1）二（史二。12,）5、（4、5）式只需满足一个便是暗纹。缺级现象：即满足多缝间主极大条件(光栅方程)(1)式，又满足单缝衍射极小条

6、件的位置(4)式，将不出现明条纹，称为缺级，缺级条件为：dsinkA所缺级数为：k为正整数时C八=1+2,.)说明：两个主极大之间还有(N-2)个次极大，利用半波带法，这些次极大都作为暗纹处理，其中N为光栅缝数。衍射条纹：J=3I1II1I1111j二2j=1j-1j=2从以上亮暗纹条件可以看出，满足暗纹条件的时机多，在黑暗背景上呈现条纹亮度大，宽度窄，分得很开得平行直条纹，谱线强度受单缝衍射光强分布曲线调制，光栅缝数越多，谱线越细、越亮。5.*射线衍射晶体的晶格常数d与*光得波长同数量级(O.OO1-Inm),把晶体作为*射线的三维空间光栅,晶体的每一个格点都称为相干波源，不同晶面十预有极大条件为：2dsin0=kA(k=1,2,3,.)上式子称为布喇格公式，其中d为晶面间距。