DiffractionofLight光的衍射(yǎnshè)第二章第一页，共16页。Ch2-1光的衍射(yǎnshè)现象惠更斯-菲涅耳原理第二页，共16页。缝较大(jiàodà)时，光是直线传播的。缝很小时(xiǎoshí)，衍射现象明显。衍射现象：波在传播(chuánbō)过程中，遇到障碍物将绕过障碍物而偏离直线传播(chuánbō)。光也有衍射现象。只有当障碍物的尺寸与波长相当时，衍射现象才比较明显。屏幕阴影屏幕一、光的衍射现象第三页，共16页。针尖狭缝圆孔圆屏衍射屏(障碍物)入射光波衍射图样观察屏第四页，共16页。手指缝眼皮缝都可观察(guānchá)衍射(试试看)泊松点第五页，共16页。平面波t+t时刻波面ut波传播方向球面波t+t二、惠更斯原理
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介质中任一波阵面上的各点，都是发射子波的新波源(bōyuán)，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。根据惠更斯原理，只要(zhǐyào)知道某一时刻的波阵面，就可以确定下一时刻的波阵面。t时刻波面第六页，共16页。波在传播(chuánbō)过程中，遇到障碍物时其传播(chuánbō)方向发生改变，绕过障碍物的边缘继续传播(chuánbō)的现象。利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射(fǎnshè)和折射等现象。1.波的衍射(yǎnshè)波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源，作出子波包络，得到新的波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。衍射现象是波动特征之一。水波通过狭缝后的衍射图象。惠更斯原理的应用第七页，共16页。当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成(xíngchéng)反射波，另一部分进入介质形成(xíngchéng)折射波。①.入射线、反射线和界面的法线(fǎxiàn)在同一平面上；（1）反射定律(fǎnshèdìnɡlǜ)②.反射角等于入射角。①.入射线、折射线和界面的法线在同一平面上；②.（2）折射定律2.波的反射与折射第八页，共16页。1815年，菲涅尔根据波的叠加和干涉(gānshè)原理，在惠更斯的子波假设基础上，提出了子波相干叠加的思想，从而建立了反映光的衍射规律的惠更斯－菲涅耳原理：三、惠更斯—菲涅尔原理(yuánlǐ) 从同一波阵面上各点所发出(fāchū)的子波是相干的。波阵面前方空间某点的光振动，就是这些子波到达该点相干叠加的结果。惠更斯提出的子波概念，可解决波的传播方向的问题。菲涅尔提出子波干涉的概念，可解决能量分布问题。第九页，共16页。：波阵面上面元（子波波源）子波在点引起的振动振幅并与有关。：时刻波阵面*惠更斯—菲涅尔原理(yuánlǐ)的数学
表
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达式第十页，共16页。C—比例(bǐlì)常数K()—倾斜(qīngxié)因子惠更斯—菲涅耳原理解释(jiěshì)了波为什么不向后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释(jiěshì)的。P点的光振动（惠—菲原理的数学表达式）为：第十一页，共16页。根据这一原理(yuánlǐ)，原则上可计算任意形状孔径的衍射问题。 为了避免复杂(fùzá)的积分运算，实际中常用半波带法和振幅矢量法等。：波阵面上面元(子波波源)：时刻波阵面*第十二页，共16页。•光源或接收(jiēshōu)屏距离衍射屏为有限远--菲涅耳衍射均满足傍轴近似•光源或接收(jiēshōu)屏距离衍射屏都相当于无限远—衍射物上的入射波和衍射波都可看成平面波夫琅禾费衍射均满足远场近似光源障碍物接收屏光源障碍物接收屏四、菲涅尔衍射(yǎnshè)和夫琅禾费衍射(yǎnshè)第十三页，共16页。观察比较方便，但定量计算(jìsuàn)却很复杂。计算(jìsuàn)比较简单。光源(guāngyuán)、屏与缝相距有限远光源、屏与缝相距无限远夫琅禾费衍射菲涅尔衍射在实验中实现夫琅禾费衍射第十四页，共16页。菲涅耳衍射夫琅禾费衍射1源和场点均满足傍轴近似但不满足远场近似源点和场点均满足远场近似2源和场点或而者之一在有限远源和场点均在无限远3非平行光衍射平行光衍射4光源和接收平面非物像共轭面光源和接收平面为物像共轭面衍射分类(fēnlèi)的几种表述第十五页，共16页。◆重点：惠更斯——菲涅耳原理，单缝夫琅禾费衍射，光栅衍射。◆难点：单缝夫琅禾费衍射中半波带法的理解(lǐjiě)和运用。单缝明、暗纹条件及其原因。光栅衍射中条纹的成因和对条纹的缺级
分析
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。第十六页，共16页。
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