环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6011页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多需要课件请联系QQ149420357或547343758(二)光的衍射1.惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳在惠更斯原理的基础上进一步假定,从同一波阵面上各点所发出的子波,经传播而在空间某点相遇时,也可相互叠加而产生干涉现象。这个经过发展了的惠更斯原理称为惠更斯一菲涅耳原理。它指出在衍射波场中出现衍射条纹的明暗,实质上是子波干涉的结果,用惠更斯一菲涅耳原理可以定量计算衍射波场中任一点处的光振动的强弱。但计算较复杂。2.单缝衍射我们讨论平行光线的衍射现象,这种衍射称为夫琅和费衍射。若垂直入射到单缝(其缝宽远小于缝长,为一极狭的缝)上的光为一单色平行光束,我们考虑单缝的衍射光束中的一组平行光束。后者经透镜聚焦在屏上,屏置于透镜的焦平面位置。图2-4-6表示衍射角为的一组平行光束经透镜聚焦在屏上的P处,这种单缝的夫琅和费衍射是一种最简单的衍射。下面作具体讨论。(1)屏上出现衍射明、暗条纹的条件必须明确,引人透镜是为了将不同的衍射角的各组平行光线会聚在屏上的不同处。光通过透镜不会引起附加的光程差,于是会聚处是明是暗只决定于对应的平行光束中各衍射光线间的相互干涉情况。这类问题可用波带法来解决。所谓波带是将波阵面(即宽度为α的单缝平面)分成若干个等分的发光带,而相邻两个发光带对应位置发出的光的光程差为λ/2,这样被等分成的每一个发光带称为一个半波带。如图2-4-7所示,平行光到达宽度为α的单缝AB,其中衍射角为φ的一束平行光经透镜会聚在屏幕中央上方的P处。作AC平面垂直于波线。设以λ/2为单位将缝AB的两条边缘光线的光程差BC刚好分为三等分,即BC满足asinΦ=3/2λ过每一等分点作AC的平行线,则缝平面AB也被相应地分成三等分AA’、A’A’’和A’’B(每一等分为一个波带)。这样,相邻两个波带的光在P处相消,而只有第三个波带的光对P处的亮度有贡献,所以P处为明纹。环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6012页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多由此可知,当缝AB被分成奇数个波带时,屏上P处为明纹,所以单缝从A点和B点沿φ角方向发出的两条边缘光线的光程差满足k=1,称一级衍射明纹,其余依次类推。当缝平面AB被分成偶数个波带时,相邻两波带的对应光线在屏上相遇处两两相消,因此该处为暗纹。亦即,单缝两条边缘光线的光程差满足k=1,称一级衍射暗纹,其余依次类推。当缝AB两条边缘光线的光程差在-λ到+λ之间(在两条一级衍射暗纹之间),则屏幕上相应区间为中央明纹,即(2)明纹宽度相邻两级衍射暗纹中心之间距就是明纹的宽度。除中央明纹外,其余各级的明纹宽度为(2-4-16)式中f为透镜的焦距,λ为人射单色光的波长,α为单缝的宽度。中央明纹的宽度为其他各级明纹宽度的两倍。条纹亮度随级次的增大而减弱。(3)单缝宽度G对衍射条纹的影响由式(2-4-13)可见,当入射单色光的波长λ一定时,在单缝宽度α愈小时,相应于各级衍射明纹的φ角就愈大,也就是光的衍射现象愈显著。反之,在α愈大时,各级衍射明纹对应的φ角愈小,这些明纹都向中央明纹靠拢,衍射现象愈不明显;若α»λ时,各级衍射明纹全部并入中央明纹区域,该区域被均匀照亮,这时光可看作是直线传播的。(4)用白光照射单缝当单缝宽度α一定时,对于同一级衍射明纹,入射光的波长愈大,则相应的衍射角φ愈大。因此,以白光照射时,中央明纹的中心处为白色,在其两侧出现由紫到红的彩色条纹,离中心最近的是紫色条纹,最远的是红环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6013页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多色条纹,这组彩色条纹称为衍射光谱。其他级次的明纹均为彩色条纹。3.衍射光栅(1)光栅常数光栅是由大量的等宽、等问距的单缝所组成的光学器件,缝宽(单缝的透光部分)α与缝间距(两相邻单缝之间不透光部分)b之和(α十b)称为光栅常数。光栅常数越小,单位长度的单缝数越多,光栅越精致。(2)光栅衍射在屏上出现明、暗条纹的条件单色平行光垂直照射在光栅上,经凸透镜会聚,在位于透镜焦平面的光屏上出现明暗相间的条纹,称为光栅衍射条纹,如图2-4-8所示。光栅衍射条纹的明、暗是单缝衍射和光栅各缝间干涉的总效果。当衍射角为φ的每一单缝两条边缘光线到达屏上的P点,它们的光程差满足此时,组成光栅的每一单缝在屏上的P点形成明条纹,或者说每一单缝对P点有亮度贡献。在这前提下,再考察光栅相邻两个单缝的对应光线到达屏上的P点的光程差,若满足(2-4-17)则屏上的P点出现明条纹。(α+b)越小,透光缝数N越多,条纹越细、越亮,条纹之间分得越开。若衍射角为φ的每一单缝两条边缘光线到达屏上的P点,它们的光程差虽满足明条纹条件,但相邻两个单缝的对应光线到达屏上的P点,它们的光程差满足(2-4-18)m=1,2,…,(N-1),(N+1),…(2N-1)环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6014页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多(2N+1)…(N为光栅的缝数)则P点为暗条纹,所以在光栅两条明条纹之间出现(N-1)条暗条纹。如果光栅相邻两缝对应光线到达屏上的P点的光程差满足明条纹条件,即而当每一单缝两条边缘光线到达该点的光程差恰好满足暗条纹条件,即这时,组成光栅的每一单缝,由于自身的衍射,光在屏上的pi点相消,也就是说,每一单缝对屏上的P点没有亮度贡献,因此,这条光栅衍射明条纹在屏上不再出现,这种现象称为缺级,由此可知,缺级的条件是(2-4-19)综上所述,光栅衍射出现明条纹的条件是单缝必须在满足式(2-4-13)或式(2-4-15)的前提下,相邻两缝干涉必须还同时满足式(2-4-17)。式(2-4-17)称为光栅公式。下面对光栅公式作几点讨论:1)一定波长的单色光垂直入射光栅时,若光栅的光栅常数(α+b)较大,则各级明条纹对应的衍射角φ都较小,因此,相邻明条纹之间的间距较小;反之,光栅的光栅常数越小,相邻明条纹对应的衍射角φ相差越大,条纹之间的距离就越大。2)给定光栅,即光栅常数一定,对于同一级明纹(k一定)入射光波长较大时,相对应的衍射角φ也较大;反之,波长较小时,相对应的衍射角φ也较小。因此,用白光照射光栅时,除中央明纹外,其他各级明条纹都形成彩色的光谱(紫光的衍射角较小,红光的衍射角较大)。3)由于,因此光栅常数与入射光波长一定时,k值不可能是无限的,即明条纹的数目是有限的。4.小圆孔衍射、光学仪器分辨率单色平行光垂直入射在小圆孔上,经凸透镜会聚,在位于透镜焦平面的屏幕上出现明暗交替的环纹,中心光斑称为爱里斑。若入射光波长为λ,圆孔直径为D,透镜焦距为f,爱里斑直径为d,如图2-4-9所示,爱里斑对透镜光心张角2θ为环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6015页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多对一个光学仪器来说,如果一个点光源的衍射图样的中央最亮处(爱里斑中心)恰好与另一个点光源的衍射图样的第一个最暗处相重合,如图2-4-10所示,这时两个点光源、恰好能被仪器分辨(该条件称瑞利准则)。此时,两个点光源的衍射图样的中央最亮处(两个爱里斑的中心)之间的距离为爱堕斑的半径,两个点光源对透镜光心的张角为(2-4-20)最小分辨角的倒数称为该仪器的分辨率,即例:1.单色光从空气射入水中,下列说法正确的是(D)A波长变短,光速变慢;B波长变短,频率变慢C波长不变,频率变快;D波长变短,频率不变环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6016页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多2.利用玻璃表面上的MgF2(n=1.38)透射薄膜层可以减少玻璃(n=1.60)表面的反射,当波长为5000A的光垂直入射时,为了产生最小的反射,此透明层需要的最小厚度为:(D)(A)3000A;(B)50A;(C)10500A;(D)910A。2n2e+λ/2=kλ(k=1,2……,)E=(kλ-λ/2)/2n2,当k=1时,e为最薄E=λ/4n2=5000/(4*1.38)=910A3.在迈克耳逊干涉仪的一条光路中插入一块折射率为n,厚度为d的透明薄片,插入这块薄片使这条光路的光程改变了(B)(A)(n-l)d;(B)2(n-1)d;(C)2nd;(D)nd。Δx=x1-x=2nd-2d=2(n-1)d4.用单色光来观察牛顿环,测得第20级暗纹的半径为3mm,所用凸透镜的曲率为1m,则此单色光的波长为(D)mmA1.8×10-3;B1.0×10-3;C9.0×10-4;D4.5×10-4由牛顿环暗纹公式:r=kR,λ=r2/kR=9/(20*1*103)=4.5*10-4mm