上海工程技术大学大学物理光学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

光偏离原来传输方向绕过障碍物（障碍光偏离原来传输方向绕过障碍物（障碍物尺寸比光波长大得不多）；物尺寸比光波长大得不多）；一、一、光衍射现象光衍射现象11-6 光衍射光衍射 形成明暗改变形成明暗改变光强分布。光强分布。第1页光源光源缝缝接收屏接收屏光源光源 缝缝接收屏接收屏衍射分类衍射分类菲涅耳衍射菲涅耳衍射夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射光源光源缝缝 屏屏距离为有限远。距离为有限远。光源光源缝缝屏屏距离均为无限远。距离均为无限远。第2页同一波面上各点发出子波都是相干波，空间同一波面上各点发出子波都是相干波，空间各点波强度，由各子波在该点相干叠加所决各点波强度，由各子波在该点相干叠加所决定。定。二、惠更斯二、惠更斯-费涅耳原理费涅耳原理 面元面元dS在在P点引发光振动点引发光振动为：为：第3页S*一、试验装置一、试验装置屏幕屏幕11-7 单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射第4页夫夫 琅琅 禾禾 费费 单单 缝缝 衍衍 射射（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负）：向上为正，向下为负）菲涅耳半波带法菲涅耳半波带法衍射角衍射角二、衍射条纹分析二、衍射条纹分析第5页暗纹暗纹明纹明纹第6页结论结论：分成偶数半波带为暗纹。：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。分成奇数半波带为明纹。第7页讨论讨论（1）光强分布光强分布当当 增加时增加时,为何为何光强极大值快速衰光强极大值快速衰减？减？(两个第一级暗条两个第一级暗条纹之间区域纹之间区域)（2）中央明纹中央明纹第8页xfa 0第9页 单缝宽度改变单缝宽度改变 ，中央明纹宽度怎样改变？，中央明纹宽度怎样改变？一级暗纹公式一级暗纹公式 增大，增大，减小减小,变窄变窄（光直线传输）（光直线传输）减小，减小，增大增大,变宽变宽（衍射最大）（衍射最大）（一定）一定）第10页越大，衍射效应越显著越大，衍射效应越显著.入射波长改变，衍射效应怎样改变入射波长改变，衍射效应怎样改变?第11页(3)其它明纹宽度其它明纹宽度（任意两相邻暗纹距离）（任意两相邻暗纹距离）k级暗纹在接收屏上位置级暗纹在接收屏上位置其它各级明条纹宽度为中央明纹宽度二分之一。其它各级明条纹宽度为中央明纹宽度二分之一。xkfa 第12页(4)单缝衍射其它改变单缝衍射其它改变单缝上移，零级单缝上移，零级明纹仍在透镜光明纹仍在透镜光轴上轴上.单缝单缝上下上下移动，依据透镜成像原理衍射图移动，依据透镜成像原理衍射图不不变变 .第13页入射光非垂直入射时光程差入射光非垂直入射时光程差计算计算（中央明纹（中央明纹向下向下移动）移动）第14页（中央明纹（中央明纹向上向上移动）移动）第15页例：例：在在单缝单缝夫琅禾夫琅禾费费衍射衍射试验试验中，假中，假如如缝宽缝宽等于等于单单色入射光波色入射光波长长2倍，倍，则则中央明条中央明条纹边缘对应纹边缘对应衍射角衍射角=?解：解：第16页例：例：平行平行单单色光垂直入射于色光垂直入射于单缝单缝上，上，观观察夫察夫琅禾琅禾费费衍射若屏上衍射若屏上P点点处为处为第二第二级级暗暗纹纹，则单缝处则单缝处波面波面对应对应地可划分地可划分为为_ 个半个半波波带带若将若将单缝宽单缝宽度度缩缩小二分之一，小二分之一，P点点处处将是将是_级级_纹纹解：解：第17页例例、一束波长为、一束波长为 =5000平行光垂直照射在一个单平行光垂直照射在一个单缝上。缝上。a=0.5mm，f=1m。假如在屏幕上离中央亮纹假如在屏幕上离中央亮纹中心为中心为x=3.5mm处处P点为一亮纹，试求点为一亮纹，试求(a)该该P处亮纹处亮纹级数；级数；(b)从从P处看，对该光波而言，狭缝处波阵面处看，对该光波而言，狭缝处波阵面可分割成几个半波带？可分割成几个半波带？(b)当当k=3时，光程差时，光程差狭缝处波阵面可分成狭缝处波阵面可分成7个半波带。个半波带。第18页一一 圆孔衍射圆孔衍射艾艾里里斑斑：艾里斑直径：艾里斑直径11-8 圆孔夫琅禾费衍射圆孔夫琅禾费衍射第19页S1S2D*爱里斑爱里斑二、光学仪器分辨率二、光学仪器分辨率第20页瑞利判据瑞利判据：对于两个强度相等不相干点光源，假如一：对于两个强度相等不相干点光源，假如一个点光源衍射图象中央最亮处刚好与另一个点光源衍个点光源衍射图象中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。能为这一光学仪器所分辨。恰恰能能分分辨辨能能分分辨辨不不能能分分辨辨第21页s1s2 0 0D*最小分辨角最小分辨角 0：在恰能分辨时，两个点光源在透在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张角度，等于爱里斑半角宽度。镜前所张角度，等于爱里斑半角宽度。D为为光学仪器透光孔径光学仪器透光孔径光学仪器分辨率：光学仪器分辨率：最小分辨角倒数最小分辨角倒数第22页第23页 1990 年发射年发射哈勃哈勃太空望远镜凹面物镜太空望远镜凹面物镜直径为直径为2.4 m，最小分辨角最小分辨角 在大气在大气层外层外 615 km 高空绕地运行高空绕地运行,可观察可观察130亿光亿光年远太空深处，发觉了年远太空深处，发觉了500 亿个星系亿个星系 .第24页用电子显微镜观察一个用电子显微镜观察一个 小蜘蛛头部小蜘蛛头部 第25页作业：作业：95二二2、3 96三三2第26页