优秀教学课件推选菲涅尔圆孔衍射和圆屏衍射.ppt
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1、菲涅尔圆孔衍射和圆屏衍射菲涅尔圆孔衍射和圆屏衍射执教教师:执教教师:XXXXXX6 菲涅耳圆孔和圆屏衍射菲涅耳圆孔和圆屏衍射1菲涅耳圆孔和圆屏衍射菲涅耳圆孔和圆屏衍射1)衍射装置衍射装置对于可见光:对于可见光:2)实验现象实验现象 衍射图样是亮暗相间的同心圆环,中衍射图样是亮暗相间的同心圆环,中心点可能是亮的,也可能是暗的。心点可能是亮的,也可能是暗的。 孔径变化,衍射图样中心的亮暗交替孔径变化,衍射图样中心的亮暗交替变化。变化。 移动屏幕,衍射图样中心的亮暗交替移动屏幕,衍射图样中心的亮暗交替变化,中心强度随变化,中心强度随 的变化很敏感,随的变化很敏感,随距离距离 b 的变化迟缓。的变化迟
2、缓。 圆屏的衍射图样也是同心圆环,但衍圆屏的衍射图样也是同心圆环,但衍射图样的中心总是一个亮点。射图样的中心总是一个亮点。 2半波带法半波带法(1)要解决的问题要解决的问题求菲涅耳衍射中心场点求菲涅耳衍射中心场点Po处的光强度处的光强度 (2)解决方法解决方法采用近似处理的方法采用近似处理的方法(3 3)步骤)步骤1 1)把波前分割成为一系列环形半波带,)把波前分割成为一系列环形半波带,使得相邻使得相邻两个波带的边缘点到两个波带的边缘点到P P点的光程差等于半个波长点的光程差等于半个波长圆孔的菲涅耳衍射与波带分割原则圆孔的菲涅耳衍射与波带分割原则P0b+ b+ /2SOb+3 /2C M1b+
3、2 M4M3M2Rb2 2)写出每个半波带的复振幅)写出每个半波带的复振幅3) 求求P0点的合振幅点的合振幅则:则: 4 4)比较各个振幅的大小)比较各个振幅的大小球冠面积:球冠面积: 其中:其中: ,得:得: Ak仅随仅随 变化,随变化,随k的增加缓慢减小,最后的增加缓慢减小,最后趋近于零。即:趋近于零。即: 把把 看成半波带面积看成半波带面积 则:则: 是一个常量是一个常量 由菲涅耳原理可知:由菲涅耳原理可知:(4 4)求露出前)求露出前n n个半波带的圆孔衍射中心场点个半波带的圆孔衍射中心场点P Po o处的合振幅处的合振幅 波带法中的振幅矢量波带法中的振幅矢量(a) k为奇数为奇数Ak
4、A4A3A2A1A(P)(b) k为偶数为偶数AkA4A3A2A1A(P)取:取: 则有:则有: (5)求遮住前)求遮住前n个半波带的圆屏衍射中心场个半波带的圆屏衍射中心场点点Po处的合振幅处的合振幅(6 6)讨论)讨论:1 1)圆孔衍射中心场点)圆孔衍射中心场点P P0 0处的总振幅近似为:处的总振幅近似为:2)自由传播时,由于)自由传播时,由于 时,时, 时,时, ,Po点处是亮点点处是亮点 ,Po点处是暗点点处是暗点 3)若衍射圆孔逐渐增大)若衍射圆孔逐渐增大时时, Po 点处是亮点点处是亮点 时,时, Po点处是暗点点处是暗点 随包含的半波带数目逐渐增多,随包含的半波带数目逐渐增多,中
5、心强度的亮暗交替变化。中心强度的亮暗交替变化。随着距离随着距离b的变化,的变化,中心强度的亮暗也交替变化。中心强度的亮暗也交替变化。时时, Po 点处是亮点点处是亮点 4)由圆屏衍射的振幅公式由圆屏衍射的振幅公式 可知:可知:随圆屏半径的增大,随圆屏半径的增大,无论无论n是奇还是偶,中心场点总是亮的。是奇还是偶,中心场点总是亮的。5)半波带法的适用条件半波带法的适用条件能将圆孔或圆屏整分成半波带时的情况,能将圆孔或圆屏整分成半波带时的情况,较简单,否则较困难。较简单,否则较困难。3矢量图解法矢量图解法(1) (1) 菲涅耳波半带法的优缺点:菲涅耳波半带法的优缺点: 简便,但近似性较大简便,但近
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