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1、,第 22 章 光 的 衍 射,1 光的衍射 2 单缝的夫琅禾费衍射 3 光学仪器的分辨本领 4 光栅衍射 5 X射线的衍射,光的衍射现象,?,光线拐弯了！,1 光的衍射,一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸跟波长差不多,光的衍射,机械波的衍射一般比较明显， 如：声波的衍射 （隔墙有耳） 声波的波长 （）：17m-1.7cm,波能绕过障碍物或穿过小孔，偏离直线传播的路径进入“阴影”区域的现象称为衍射现象。,光波的衍射一般不明显，（：0.7m 0.4m) 故此时可粗略地认为：光是沿直线传播的,一 光的衍射现象,二 惠更斯 菲涅尔原理,：波阵面
2、上面元 (子波波源),子波在 点引起的振动振幅 并与 有关 .,： 时刻波阵面,*,菲涅尔指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时， 波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 点振动是各子波在此产生的振动的叠加 .,三 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射,（衍射角 ：子波波射线与平面衍射屏发线间夹角 .）,2 单缝的夫琅禾费衍射,沿该方向子波的最大光程差,一 半波带法,干涉相消（暗纹）,干涉加强（明纹）,（介于明暗之间）,（ 个半波带）,中央明纹中心,二 光强分布,当 较小时，,（1）第一暗纹距中心的距离,第一暗纹的衍射角,一定， 越大， 越大，衍射效应越明显.,光直线传播,增大， 减小,一定,减小，
3、 增大,衍射最大,第一暗纹的衍射角,角范围,线范围,（2）中央明纹,（ 的两暗纹间）,单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？,越大， 越大，衍射效应越明显.,入射波长变化，衍射效应如何变化 ?,（4）单缝衍射的动态变化,单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.,单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变 .,（3）条纹宽度（相邻条纹间距）,（5）入射光非垂直入射时光程差的计算,（中央明纹向下移动）,（中央明纹向上移动）,例 设有一单色平面波斜射到宽度为 的单缝 上（如图），求各级暗纹的衍射角 .,解,由暗纹条件,一 光栅,许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.,4 光栅衍射,相邻两缝间的光程差
4、：,光栅常数：,光栅常数d,二 光栅衍射条纹的形成,光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果,每条缝作为一个集体,提供一光线进行多光束干涉,1、明纹位置,光栅方程,满足光栅方程的明纹为主明纹或主极大。,2、次明纹,在两暗纹之间存在着明纹 光振动部分抵消但没有全部抵消。,两主明纹之间的次明纹条数为：,光栅衍射条纹：在两相邻主明纹之间，布满了暗纹和光强极弱的次明纹。,3、缺级,如果衍射角的某些值满足光栅方程的主明纹条件，又同时满足单缝衍射的暗纹条件，这些主明纹将消失，这一现象称为缺级。,因此，缺级的级数为,入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱.,三 衍射光谱,例如二级光谱重叠部分光谱范围,
5、二级光谱重叠部分:,连续光谱：炽热物体光谱 线状光谱：钠盐、分立明线 带状光谱：分子光谱,衍射光谱,光谱分析,由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量,例1 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角.,解,红光,第三级光谱的张角,第三级光谱所能出现的最大波长,绿光,紫光,不可见,每厘米大约有条刻痕,一 圆孔衍射,：艾里斑直径,3 光学仪器的分辨本领,二 瑞利判据,对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨.,三 光学仪器的分辨本领,（两光点刚好能分辨）,该式表明:仪器的分辨本领与其通光孔径D成正比,与入射光波长成反比.,应用:1用作天文观测的望远镜,为提高分辨本领采用了大直径的物镜. 2 电子显微镜的分辨本领之所以远大于普通光学显微镜,是因为利用了波长远小于可见光波长的电子波,例 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550nm，问,（1）人眼的最小分辨角有多大？,（2）若物体放在距人眼25cm（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？,解（1）,（2）,
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