第二十次课单缝衍射副本.pptx

光的衍射光的衍射1一一 半波带法半波带法缝长缝长光的衍射光的衍射2干涉相消干涉相消(暗纹暗纹暗纹暗纹)干涉加强干涉加强(明纹明纹明纹明纹)（介于（介于明明暗暗之间）之间）个半波带个半波带 个半波带个半波带中央明纹中心中央明纹中心（个半波带）个半波带）光的衍射光的衍射3二二 光强分布光强分布干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）光的衍射光的衍射4当当 较小时，较小时，光的衍射光的衍射5干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）讨讨 论论光的衍射光的衍射6(1)第一暗纹距中心的距离第一暗纹距中心的距离第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角光的衍射光的衍射7 一定，一定，越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.光直线传播光直线传播 增增大大，减减小小 一定一定减减小小，增增大大衍射最大衍射最大第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角光的衍射光的衍射8角范围角范围 线范围线范围中央明纹的宽度中央明纹的宽度(2)中央明纹中央明纹（的两暗纹间）的两暗纹间）光的衍射光的衍射9 单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？光的衍射光的衍射10越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.入射波长变化，衍射效应如何变化入射波长变化，衍射效应如何变化?光的衍射光的衍射11(3)条纹宽度（相邻条纹间距）条纹宽度（相邻条纹间距）除了中央明纹外除了中央明纹外其它明纹的宽度其它明纹的宽度干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）光的衍射光的衍射12(4)单缝衍射的动态变化单缝衍射的动态变化单缝上移，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，根据透镜成像原理衍射图移动，根据透镜成像原理衍射图不不变变 .光的衍射光的衍射13 (5)入射光非垂直入射时光程差的计算入射光非垂直入射时光程差的计算（中央明纹（中央明纹向下向下移动）移动）光的衍射光的衍射14（中央明纹（中央明纹向上向上移动）移动）光的衍射光的衍射15 例例1 一单缝，宽为一单缝，宽为b=0.1 mm，缝后放有一，缝后放有一焦距为焦距为50 cm的会聚透镜，用波长的会聚透镜，用波长=546.1 nm的的平行光垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处平行光垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处的屏幕上中央明纹的宽度和中央明纹两侧任意的屏幕上中央明纹的宽度和中央明纹两侧任意两相邻暗纹中心之间的距离如将单缝位置作两相邻暗纹中心之间的距离如将单缝位置作上下小距离移动，屏上衍射条纹有何变化？上下小距离移动，屏上衍射条纹有何变化？解解 中央明纹宽度中央明纹宽度其它明纹宽度其它明纹宽度光的衍射光的衍射16如将单缝位置作上下小距离移动，如将单缝位置作上下小距离移动，屏上衍射条纹不变屏上衍射条纹不变光的衍射光的衍射17一一 圆孔衍射圆孔衍射艾艾里里斑斑：艾里斑直径：艾里斑直径光的衍射光的衍射18第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑爱里斑半径爱里斑半径d 对透镜光心的张角称为爱里斑的对透镜光心的张角称为爱里斑的半角宽度半角宽度光的衍射光的衍射点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。S1S2D*爱里斑爱里斑二、光学仪器的分辨率二、光学仪器的分辨率若两物点距离很近，对应的两个爱里斑可能部分重叠若两物点距离很近，对应的两个爱里斑可能部分重叠而不易分辨而不易分辨光的衍射光的衍射瑞利判据瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，刚好与另一个点光源的衍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。认为这两个点光源恰好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光的衍射光的衍射21*光学仪器的通光孔径光学仪器的通光孔径 在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为称为最小分辨角最小分辨角 0，等于爱里斑的半角宽度。，等于爱里斑的半角宽度。光的衍射光的衍射22 对于两个强度相等的不相干的点光源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（物点），一个点光源的衍射图样的主极大主极大刚好和另一点光源衍射图样的刚好和另一点光源衍射图样的第一极小第一极小相相重重合合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨学仪器所分辨.光的衍射光的衍射23最小分辨角最小分辨角光学仪器分辨率光学仪器分辨率光的衍射光的衍射24光的衍射光的衍射25 1990 年发射的年发射的哈勃哈勃太空望远镜的凹面太空望远镜的凹面物镜的直径为物镜的直径为2.4 m，最小分辨角最小分辨角 在大气层外在大气层外 615 km 高空绕地运行高空绕地运行,可观察可观察130亿光年远的太空深处，发现了亿光年远的太空深处，发现了500 亿个亿个星系星系 .光的衍射光的衍射26 例例1 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为为3 mm，而在可见光中，人眼最敏感的波，而在可见光中，人眼最敏感的波长为长为550 nm，问问 (1)人眼的最小分辨角有多大？人眼的最小分辨角有多大？(2)若物体放在距人眼若物体放在距人眼25 cm（明视距离）（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？处，则两物点间距为多大时才能被分辨？光的衍射光的衍射27解解 (1)(2)光的衍射光的衍射28 例例2 毫米波雷达发出的波束比常用的毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击雷达导弹的袭击.(1)有一毫米波雷达，其圆形天线直径有一毫米波雷达，其圆形天线直径为为55 cm，发射频率为，发射频率为220 GHz的毫米波，的毫米波，计算其波束的角宽度；计算其波束的角宽度；(2)将此结果与普通船用雷达发射的波将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为1.57 cm，圆形天线直径为，圆形天线直径为2.33 m.光的衍射光的衍射29解解 (1)(2)