当前课程知识点:大学物理 > 第十三章 波动光学基础 > 13.2 光的衍射 > 单缝夫琅禾费衍射
侯岩雪副教授
燕山大学理学院大学物理系主任
研究方向
低微结构的制备
及其光学特性研究
同学们好
我们讨论了光的干涉现象后
这节课我们讨论一下
光的衍射现象
单缝夫琅和费衍射
首先我们看一下单缝衍射现象
这是产生单缝夫琅衍射的
实验装置图
点光源s发出的光波
经过l1后
不行入射到狭缝上
根据惠更斯菲涅尔原理
缝内每一点都是新的子波源
这些子波源是相干波源
由这些子波源发出的球面子波
在观察图上相遇
相遇时发生相干叠加
从而形成干涉条纹
可见光的衍射的本质
就是这些子波的相干叠加
那么衍射条纹是如何分布的呢
关于衍射屏上的p点的波长
是由该衍射方向上的平行光线
叠加而成
p点的合振幅大小
取决于这些光线的光程差
不同于双缝干涉中的两个波源
单缝衍射中有无数个子波源
在分析单缝衍射的条纹分布时
不能直接用光线的叠加方法
而是采用半波带分析法
接下来我们来看一下
半波带是如何划分的
在θ角的衍射方向上
一束平行光线最大光程差Δ
等于a乘以sinθ
将Δ按照半波长进行划分
如果Δ恰好是半波长的整数倍
相应的狭缝的宽度a
也分成n等份
每一份称为一个半波带
半波带的宽度为a比上n
并不等于半波长
接下来我们看一下
0度衍射角方向上的干涉情况
在零度衍射角方向上
所有光线的光程相等
光程差为0
这些子波相干叠加
形成中央明纹的中心
接下来我们分析一下
相邻的两个半波大的干涉情况
相连两个半波带内
光程差为二分之λ的
两个对应子波
叠加时干涉相消
所以相邻的两个半波带内
所有子波在叠加时
全部干涉相消
于是当n为偶数时
狭缝被分为偶数个半波带
半坡带两两相消的结果
使得该衍射方向上
形成暗纹的中心
两个正负一级暗纹中心
所夹部分为中央明纹
n为奇数时
狭缝被分为奇数个半波带
相邻两个半波带相消后
还剩下一个半波带
这个半波带内的所有子波
相干叠加形成明纹中心
对于n等于1时
所形成的明纹
包含在中央明纹内
所以对于其他明纹
n大于等于3
即k从1开始取值
以上我们用半波带分析法
讨论了单缝夫琅和费衍射的
条纹分布
关于单缝夫琅和费衍射的
强度分布
将在后续课程中继续讨论
这节课就到这里
谢谢大家
-1.1 质点运动状态的描述
--1.1.2 讨论
-1.2 圆周运动
--自然坐标系
--1.2.2 讨论
-1.3 习题
-作业 质点运动学
-2.1 牛顿运动定律及其应用
--运动与力
--2.1.2 讨论
-2.2 习题
-作业 牛顿运动定律
-3.1 功和动能定理
--3.1.2 讨论
-3.2 势能和机械能守恒
--3.2.2 讨论
-3.3 习题
-作业 功和能
-4.1 动量定理和动量守恒定律
--4.1.2 讨论
-4.2 习题
-作业 冲量和动量
-5.1 角动量和角动量定理
--角动量
--5.1.2 讨论
-5.2 刚体的转动惯量
--刚体的转动惯量
-5.3 转动定律
-5.4 转动中的功和能
--转动中的功和能
-5.5 习题
-作业 刚体力学基础
-6.1 简谐运动
--简谐运动方程
--6.1.3 讨论
-6.2 简谐运动的合成
--简谐运动的合成
-6.3 阻尼振动 受迫振动和共振
-6.4 习题
-作业 机械振动基础
-7.1 简谐波
--简谐波的波函数
-7.2 波的干涉
--波的干涉
--7.2.2 驻波
-7.3 多普勒效应
-7.4 习题
-作业 机械波
-8.1 热力学第一定律
--热容和摩尔热容
--绝热过程
--循环效率的计算
--卡诺循环
-8.2 热力学第二定律
-作业 热力学
-9.1 压强 温度和理想气体状态方程
--理想气体的压强
--温度的统计解释
-9.2 分子热运动的统计规律
-作业 气体动理论
-10.1 电场和电场强度
--重点、难点指导
--高斯定理
--作业 电场和电场强度叠加
-10.2 电势能和电势
--重点、难点指导
--电势
--电势的计算
--电势梯度
--作业 电势和电势能
-10.3 静电场中的导体
--重点、难点指导
--尖端放电
--作业 静电场中的导体
-10.4 静电场中的电介质
--重点、难点指导
--电容 静电场能量
--作业 静电场中的电介质
-11.1 磁场和磁感应强度
--重点、难点指导
--磁场和磁感应强度
--毕奥-萨伐尔定律
--磁场中的积分定理
--作业 稳恒磁场的磁感应强度
-11.2 磁力作用
--重点、难点指导
--作业 磁力
-11.3 磁介质
--重点、难点指导
--磁场中的磁介质
--作业 磁介质
-12.1 电磁感应的基本规律
--动生电动势
--感生电场的计算
-12.2 互感、自感和磁能
--互感 自感
--磁场能量
--位移电流
-作业 电磁感应
-13.1 光的干涉
--重点、难点指导
--相干光
--杨氏双缝干涉
--讨论
--等倾干涉
--等厚干涉
--作业 光的干涉
-13.2 光的衍射
--重点、难点指导
--单缝夫琅禾费衍射
--光栅衍射
--作业 光的衍射
-13.3 光的偏振
--重点、难点指导
--光的偏振态
--马吕斯定律
--布儒斯特定律
--作业 光的偏振