今日一言：夢想是什么，夢想就是一種讓你感到堅持就是幸福的東西。——《中國合伙人》

大學(xué)物理——光的干涉和衍射(2)

已經(jīng)進入了光的偏振，而我還在第九章光的衍射這里咸魚。

學(xué)習(xí)資料：

• 《大學(xué)物理》(下)

• 大學(xué)物理課件PPT(來源于網(wǎng)絡(luò))

• 幾何光學(xué)提綱(本文學(xué)習(xí)的目的是波動光學(xué))

光的衍射

課本目錄

• 9.1 光的衍射?惠更斯 — 菲涅耳原理

  • 9.1.1 光的衍射現(xiàn)象

  • 9.1.2 惠更斯 - 菲涅耳原理

  • 9.1.3 光的衍射分類

• 9.2 單縫夫瑯禾費衍射

  • 9.2.1 半波帶

  • 9.2.2 單縫衍射明暗條紋條件

  • 9.2.3 單縫衍射的位置?明條紋寬度

  • 9.2.4 縫寬和照射光波長對衍射圖樣的影響

• 9.3 光柵衍射

  • 9.3.1 衍射光柵及其條紋特征

  • 9.3.2 光柵衍射條紋的形成

  • 9.3.3 光柵光譜

• 9.4 圓孔衍射?光學(xué)儀器分辨率

  • 9.4.1 圓孔衍射

  • 9.4.2 光學(xué)儀器的分辨率

• 9.5 X射線衍射

• 習(xí)題9

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9.1 光的衍射?惠更斯 — 菲涅耳原理

9.1.1 光的衍射現(xiàn)象

光的衍射：光在傳播過程中能繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象。

9.1.2 惠更斯 - 菲涅耳原理

惠更斯：光波陣面上的每個點都可以看作新的子波源，以后甭管啥時刻，這些子波的包絡(luò)就是該時刻的波陣面，但是，那些光強明暗怎么分布就看菲涅耳同學(xué)怎么說了。

菲涅耳：從同一波陣面上個點發(fā)出的子波是相干波。衍射時波長各點的強度由各子波在該點相干疊加決定。

9.1.3 光的衍射分類

根據(jù)**光源、衍射孔(或縫)、觀察屏三者位置，衍射可分為：近場衍射(菲涅耳)和遠場衍射(夫瑯禾費)兩類。

菲涅耳衍射：?光源或屏與孔(縫)相距有限遠

夫瑯禾費衍射：光源或屏與孔(縫)相距無限遠

9.2 單縫夫瑯禾費衍射

9.2.1 半波帶

半波帶：即波陣面AB分出等寬度的縱長條帶。

• 各半波帶的面積相等，子波數(shù)相同。

• 半波帶上各子波發(fā)射的光強(振幅)相等。

• 相鄰兩條帶的對應(yīng)點發(fā)出的光的光程差為半個波長。

衍射角：衍射線與縫平面法線的夾角。(上正下負)

A點和B點到屏幕上的光程差：。( —— 中央明紋(中心) )

9.2.2 單縫衍射明暗條紋條件

回顧：相位差：

相鄰半波帶相位差：
由此，相鄰的半波帶互相干涉抵消，因而當(dāng)BC長為半波長的偶數(shù)倍時，為暗條紋，為奇數(shù)倍時，為明條紋。

討論：

• 明暗條紋以中心明紋為中心兩邊對稱分布。

• 半波帶數(shù)：

• 同一縫寬，半波帶面積越小，明紋光強隨衍射級次的增大而減小。

9.2.3 單縫衍射的位置?明條紋寬度

單縫和透鏡的距離被忽略不計！！！條紋中心到點的位移:

明紋:暗紋：明條紋寬度：相鄰兩暗條紋之間的距離

其他各級明條的寬度相等，都等于中央明紋寬度的一半

9.2.4 縫寬和照射光波長對衍射圖樣的影響

簡而言之，只要記暗紋：
當(dāng)波長不變，越大，就越小，條紋越往中心靠攏，最終擠成一條。

當(dāng)縫寬不變，越大，也越大，即不同顏色的波長不同，衍射角也不同，最后屏上層次分明，形成衍射光譜。

其它討論(1)：

• 單縫上下移動小距離，衍射圖樣不變。

• 入射光非垂直入射時，光程差要計入射時的角度(不深入)

單縫夫瑯禾費衍射的光強公式推導(dǎo)：

由于單縫衍射中，各屏幕上的P點的光振動就是個振動方向相同、頻率相同，振幅近似相等，相位差依次相差一恒量的光振動的合成。

在諧振一章中，已經(jīng)推導(dǎo)出：滿足合成后振幅，
則當(dāng)時，。

故而可得出屏幕上P點的合振動。

令 ,

有

即

其它討論(2)：干涉和衍射的聯(lián)系和區(qū)別

• 干涉和衍射都是波的相干疊加。

• 干涉是有限多個分立光束的相干疊加。

• 衍射是波陣面上無限多個子波的相干疊加。

• 二者常出現(xiàn)于同一現(xiàn)象中。

9.3 光柵衍射

9.3.1 衍射光柵及其條紋特征

光柵：??由大量的等寬等間距的平行狹縫(或反射面)構(gòu)成的光學(xué)元件。廣義光柵：任何具有空間周期性的衍射屏。光柵分類：

光柵常數(shù)(空間周期性表示)：光柵衍射：每條縫自身衍射與多光束干涉的總效果。
?????光柵每條縫都要產(chǎn)生衍射，而縫與縫之間透過的光都要發(fā)生干涉。縫數(shù)越多，條紋越亮越窄

9.3.2 光柵衍射條紋的形成

光線垂直入射時，相鄰兩縫對應(yīng)光線的光程差：
(其中為光柵常數(shù))

合振幅：某點的合振幅為一條縫的光振幅的倍。合光強：某點的合光強為一條縫的光強的倍。

(多束光干涉主極大的位置與縫的個數(shù)無關(guān)。)

明紋：暗紋：令暗紋：

缺級：且時，本該干涉加強的位置上沒有衍射光到達。

9.3.3 光柵光譜

衍射光譜：白光入射時，不同的波長，合不同衍射角，同級的不同顏色的光的明條紋將按波長順序排列形成光譜。光譜分析：利用物質(zhì)成分中各自特定的譜線分析該物質(zhì)的化學(xué)成分及含量的方法。

9.4 圓孔衍射?光學(xué)儀器分辨率

不深入，只做了解。

9.4.1 圓孔衍射

圓孔衍射

9.4.2 光學(xué)儀器的分辨率

課本截圖

9.5 X射線衍射

威廉 · 倫琴
百度百科：X射線?(這里本來是超鏈接。)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的光栅衍射主极大个数_大学物理——光的干涉和衍射（二）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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