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课件网) 2020 全国高中生物理学奥林匹克竞赛 普通物理学 （含竞赛真题练习） 光的衍射 (Diffraction of Light) ———光绕过障碍物进入几何阴影区的现象 衍射分类： ⒈夫琅禾费(Fraunhofer)衍射———入射光与衍射光都是平行光 (远场衍射) e.g. * 本章主要内容 惠更斯－菲涅耳原理 单缝夫琅禾费衍射 *光学仪器的分辨本领 光栅衍射 *X射线衍射 ⒉菲涅耳(Fresnel)衍射———入射光与衍射光不都是平行光 (近场衍射) e.g. * §4.1 惠更斯－菲涅耳原理 (Huygens-Fresnel?s Principle) Huygens原理?传播方向 强度分布？ Fresnel补充： “……，波场中任一点的强度由各子波在该点的相干叠加决定。” 惠－菲原理 ? 波的传播方向及强度分布 衍射的本质：同一波阵面各点发出的子波在障碍物几何阴影区相干叠加 §4.2 单缝夫琅禾费衍射 (Single-Slit Fraunhofer Diffraction) 衍射角为?的光线的相干叠加 ? p点处的光振动 p ? ? ?/2 ?/2 A2 A1 f a A B O * ⒈半波带方法 将波阵面AB分为AA1、A1A2 ……等条带 使光程差 称 AA1、A1A2 …… 为“半波带” 对任一? 作用： 两相邻半波带上各点发出的衍射角为?的光线两两相消 结果： 若AB为偶数个半波带,则p点为暗纹; 若为奇数个半波带, 则p点为明纹. Note: 半波带的数目随?角的不同而改变 ⒉条纹位置 设缝宽为a 则有 (?~10-3 rad) 半波带方法： 0 (中央明纹) (两侧明纹) (暗纹) Notes: ①明暗纹与光程差的关系，在形式上与双缝干涉相反。 ② 不是独立的明纹，而 是位于中央明纹区内。 ⒊条纹宽度 中央明纹宽度： 其它明纹宽度： Notes: ①?x0=2?x ②若缝宽 a >>? , 则?x?0, 衍射消失. e.g. 设 f=50cm 若 a=102? ? ?x=5 mm a=103? ? ?x=0.5 mm a=104? ? ?x=0.05 mm 单缝衍射：a~0.1 mm (~200?) 强度分布曲线： 屏幕中心光强 0.047 ? asin? 0.047 0.017 1 I / I0 0 0.017 -? 2? -2? 3? -3? ⒋条纹强度(P.219~P.221) 0 (主极大) ?1.43? , ?2.46? , ? (次极大) ?? , ?2? , ? (极小) asin?= 条纹的确切位置: Notes: [例4-1] 在单缝衍射中，?=600nm, a=0.60mm, f=60cm, 则中央明纹宽度为 ，两个第三级暗纹之间的距离为 。 解： ⑴ ⑵ d [思考] 其它解法? [例4-2] 在单缝衍射中，若使单缝和透镜分别稍向上移，则衍射条纹将如何变化？ 答： ⑴单缝上移?衍射光束向上平移?经透镜聚焦后，位置不变?条纹不变 ⑵透镜上移?衍射光束经透镜聚焦后，位置随之上移?条纹向上平移 [思考] ①若单缝左右移动, 结果？ ②若光源上下微移, 结果？ 谢谢观看！ 祝大家竞赛顺利、学业有成
