[理學]光學干涉衍射-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 圍約為 nm 到 10 nm， 相當 于可見光波長的 10萬分之一 到 50 分之一 。 167。干涉強調的是不同光束相互影響而形成相長或相消的現象。就是瑞利判據 。 ??? kd ??? )s i n( s i n??? 39。ka bak ??時缺級 39。 譜線的半角寬度 yzfx22 0 2 401020dj /s in ?? ?NddjNdjN ?????? ??????? )1(s i n)s i n (?????? ???????? c o s)( s i ns i n)s i n (???c osNd??Nd越大， 譜線越細銳 ； ?角越大，譜線展得越寬。 的光，可以得出 在大約 9m遠處可分辨相距約 2mm的兩根細絲。 最大值的相對強度為 1A 0 ?321???討論 0I 10 19 16sin θ 10 16 19（中央亮斑）的半角寬度 愛里斑的線半徑 fffgfl ?????????? i nt 11 ????夫瑯禾費單縫衍射半角寬度 ?????b????2. 幾何光學與波動光學： S S’圖 18眼睛的瞳孔，望遠鏡 ,顯微鏡 ,照相機 等常用的光學儀器的物鏡，在成象過程中都是衍射孔。 bfl??求 ?k??????? kθsi nφsi nb )(θs i nbkφs i n ????),3,2,1( ??k對于暗紋有 則 如圖示，設有一波長為 ? 的單色平面波沿著與縫平面的法線成 θ 角的方向入射到寬為 a 的單縫 AB 上。 當 N為奇數時 ,相鄰半波帶發(fā)出的兩兩光線干涉相消后剩下一個半波帶發(fā)出的光未被抵消 ,因此 ,P點為明點。 3. 波帶片對軸上物點的成像規(guī)律 — 多個副焦點 波帶片主焦距 fnf n 12 1?????kR1r1R12hk0 ??? kRrf hk20波帶片的焦距隨 ?增大而減小 ,這樣 ,波帶片的的色散關系與普通玻璃透鏡相反 , 聯合使用 消色差 22 對于波長為 500nm的綠光 , 若 R,r0均為 1m,求第一個波帶的面積和半徑 若是平行光照射 E167。 兩類衍射 菲涅耳衍射 光源和觀察屏中的一個或兩個距障礙物為有限遠 kk drrR Rrds 02?? ?? ? ???? Rds i nR2ds? ? ? ? ?????? c o srRR2rRRr 02022求 ? 二 .合振幅的計算 球坐標系中： 取 面元 ds為陰影處的環(huán)帶 余弦定理： ? ? ???? ds i nrRRrd r 02/dr k ??與 k無關 ,即對每一個半波帶都相同 影響因子只有 ，而 是隨 角的增大緩慢減小的，用 矢量圖 來描述 —— 由 k的奇偶性決定 k為奇數 ,p點最亮 ,k為偶數 p點最暗 ,如不是整數 , p點在明暗之間 三、 圓孔的菲涅耳衍射 計算孔的尺寸與露出半波帶個數 k的關系 (2)如果用平行光照射圓孔 ,則 (3)不用光闌 —第一個波帶在該點作用的一半 (4)P點的位置僅使一個半波帶露出 P點愈遠， 愈小，光強愈弱。 ds 發(fā)出的各次波符合下列假設： S 為等位面，設初相為零，即令 φ0=0 ds 發(fā)出的次波為球面波， P 點振動振幅與 r 成反比 P 點的振動振幅與 ds 成正比，與傾角 θ有關 K(? )：傾斜因子 ? = 0， K=Kmax ? ??K(? )? ? ? 90o， K = 0 ? 二、 惠更斯原理 vDt v 子波構成的平面波波前 v S(t) S(t+Dt ) 子波構成的球面波波前 球面波的傳播 Huygens， Christiaan 惠更斯，克里斯蒂昂 (1629—95) 伽利略 時代和艾薩克 例 ： 用 Huygens原理作圖證明折射定律 2211s i ns i n39。 下節(jié)將介紹 菲涅耳 提出的一種簡便的分析方法 —— 半波帶法。 制作：①照相 ②攝取牛頓環(huán) ③鍍膜光刻 ： 圓型、長條型和十字型等。 2/?BA ?半波帶 半波帶 ?AB 11?22?P 為明紋。 bλ2210 ?????波動光學退化到幾何光學。求 (1)中央明紋寬度 。 由第一級極小條件 R?? in1 ? i n 11????????愛里斑的半角寬 愛里斑線半經： fDfRfl ??? ????? 衍射限制了透鏡的分辨能力的示意圖 。 二 .平面透射光柵衍射圖樣定性分析 PbaE0?sindd?亮 細 背景黑暗 ? 不論留下哪一條縫，屏上的單縫衍射條紋都位置完全一樣。 ?kk?,3 ,2 ,139。 求 (1) 光線垂直入射時，最多能看到第幾級光譜？ (2) 光線以 30o入射角入射時，最多能看到第幾級光譜？ ?? kd ??s in m 10611060 0 1 53 ?????d? ??dk ?m a x 10 75?????????? ???? kd ??? )03s i n( s i n o5m ax ??k例 解 1m ax ???k(1) (2) (2) 斜入射時，可得到更高級次的光譜，提高分辨率。 （分立） 2級 3級 1級 0級 1級 2級 3級 隨著譜線級數的增高，從某一干涉級開始會出現重疊。 方向反射光最強， 稱為閃耀角 ,它決定了那一級主最大光強最強。 其特點是： 1 在電磁場中不發(fā)生偏轉。 晶體可看作三維 立體光柵。 符合上述條件時，各層晶面的反射線干涉后將相互加強。 由此， X射線被證實是一種頻率很高（波長很短）的電磁波。 A K 高壓 1895年倫琴發(fā)現，高速電子撞擊某些固體時，會產生一種看不見的射線，它能夠透過許多對可見光不透明的物質，對感光乳膠有感光作用，并能使許多物質產生熒光，這就是所謂的 X射線或倫琴射線。 ? 一般來說，干涉是指有限個分立的光束的相干疊加。 入射光為白光時， 不同， 不同，按波長分開形成光譜 . k??),2,1,0( s i n ???? kkd ???sin0I一級光譜 二級光譜 三級光譜 ba???答：有。 (4) 垂直入射和斜入射相比， 缺級級次相同。求(1)最多能看到第幾級光譜 ?(2)哪些級出現缺級現象 ? 解 : (1) ?? kba ?? s in)(? ?,1,0 ??k090?? 時 ?bak ??m a x?取整，即最多可看到第四級光譜 (2)滿足 39。 特征 受單縫衍射調制了的多光束干涉 (2)受單縫衍射的影響強度分布中保留了單縫衍射因子的輪廓； (1)多縫干涉出現一系列新的最大值和最小值； _正入射照明時光柵的衍射強度 第 m個單縫在觀察屏上 P點處的振幅： uus i neEEmi0mP?????? s i nbuφm 為 m個單縫在觀察屏上 P點處的位相 其中 P點的光場時為所有狹縫的貢獻之和 三 . 光柵衍射的強度計算 矢量疊加法 N 個狹縫在 P點處的振幅為 ： NPPPP EEEE ???? ?21 相臨狹縫間的位相差為： ??????? s i n22 d??? ?? ??????? ????? 1Ni2ii0P eee1uus i nEE ?其中 uus i neEEmi0mP??2s i n2s i n22???? NeeiNi???? ?? ??????? ????? 1Ni2ii0P eee1uus i nEE ?? ?????????????????????????????????22222211????????iiNiNiiNiiiNeeeeeeee?其中 ??? ????s i nNs i nee2i