如题所述
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物,光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时,衍射现象最明显[1]。
中文名
单缝衍射
外文名
Single slit diffraction
定义
光波会绕过障碍传播的一种现象
分类
菲涅尔衍射与夫琅和费衍射
时间
1818年
快速
导航
原理
特点
简介
依据光源、衍射屏(障碍物)及接收屏相对位置的不同,常将衍射
白光的单缝衍射现象
分为两类,即菲涅尔衍射与夫琅和费衍射[2] 。
菲涅尔衍射
在光学里,菲涅耳衍射(Fresneldiffraction)指的是光波在近场区域的衍射,即光源或衍射的图样的屏与衍射孔(障碍物)的距离是有限的。菲涅耳衍射积分式可以用来计算光波在近场区域的传播,因法国物理学者奥古斯丁·菲涅耳而命名,是基尔霍夫衍射公式的近似[3] 。
光源和光屏到障碍物的距离均不是很远,并且没有使用透镜。此时光线不是平行光,即波阵面不是平面。这种情况是菲涅尔最早(1818年)描述的,所以称为菲涅尔衍射。
夫琅禾费衍射
光源和光屏到障碍物的距离都很大,此时入射光为平行光,波面是平面,衍射光也是平行光。这种衍射称为夫琅禾费衍射,它是夫琅禾费(J.von Fraunhofer)最早描述的(1821--1822年)。在实验室里,我们可以很容易的用透镜使入射球面光波变成平行光,很容易实现夫琅禾费衍射的条件。
显然,菲涅尔衍射是普遍情况,夫琅禾费衍射只是它的特例。
夫琅禾费单缝衍射
当衍射角θ=0时,所有衍射光线从缝面AB到会聚点0都经历了相同的光程,因而它是同位相的振动.
在O点合振动的振幅等于所有这些衍射线在该点引起的振动振幅之和,振幅最大,强度最大.
O点呈现明纹,因处于屏中央,称为中央明纹.
设一束衍射光会聚在在屏幕上某点P ,它距屏幕中心 o 点为 x,对应该点的衍射角为θ.
单缝面上其它各点发出的子波光线的光程差都比AC小.
在其它位置:
过B点作这束光的同相面BC,
由同相面AB发出的子波到P点的光程差,仅仅产生在由AB面转向BC面的路程之间.
A点发出的子波比B点发出的子波多走了AC=asinθ的光程.
每个完整的半波带称为菲涅尔半波带.
菲涅尔半波带法:
用λ / 2 分割 ,过等分点作 BC 的平行线(实际上是平面),等分点将 AB 等分----将单缝分割成数个半波带.
特点: 这些波带的面积相等,可以认为各个波带上的子波数目彼此相等(即光强是一样的).
每个波带上下边缘发出的子波在P点光程差恰应的位相差为λ / 2.
菲涅尔数:单缝波面被分成完整的波带数目.它满足:
若单缝缝宽a,入射光波长λ 为定值,波面能被分成几个波带,便完全由衍射角决定.
若m=2,单缝面,被分成两个半波带,这两个半波带大小相等,可以认为它们各自具同样数量发射子波的点.每个波带上对应点发出的子波会聚到P点,光程差恰好为 λ /2,相互干涉抵消.此时P点为暗纹极小值处.
中文名
单缝衍射
外文名
Single slit diffraction
定义
光波会绕过障碍传播的一种现象
分类
菲涅尔衍射与夫琅和费衍射
时间
1818年
快速
导航
原理
特点
简介
依据光源、衍射屏(障碍物)及接收屏相对位置的不同,常将衍射
白光的单缝衍射现象
分为两类,即菲涅尔衍射与夫琅和费衍射[2] 。
菲涅尔衍射
在光学里,菲涅耳衍射(Fresneldiffraction)指的是光波在近场区域的衍射,即光源或衍射的图样的屏与衍射孔(障碍物)的距离是有限的。菲涅耳衍射积分式可以用来计算光波在近场区域的传播,因法国物理学者奥古斯丁·菲涅耳而命名,是基尔霍夫衍射公式的近似[3] 。
光源和光屏到障碍物的距离均不是很远,并且没有使用透镜。此时光线不是平行光,即波阵面不是平面。这种情况是菲涅尔最早(1818年)描述的,所以称为菲涅尔衍射。
夫琅禾费衍射
光源和光屏到障碍物的距离都很大,此时入射光为平行光,波面是平面,衍射光也是平行光。这种衍射称为夫琅禾费衍射,它是夫琅禾费(J.von Fraunhofer)最早描述的(1821--1822年)。在实验室里,我们可以很容易的用透镜使入射球面光波变成平行光,很容易实现夫琅禾费衍射的条件。
显然,菲涅尔衍射是普遍情况,夫琅禾费衍射只是它的特例。
夫琅禾费单缝衍射
当衍射角θ=0时,所有衍射光线从缝面AB到会聚点0都经历了相同的光程,因而它是同位相的振动.
在O点合振动的振幅等于所有这些衍射线在该点引起的振动振幅之和,振幅最大,强度最大.
O点呈现明纹,因处于屏中央,称为中央明纹.
设一束衍射光会聚在在屏幕上某点P ,它距屏幕中心 o 点为 x,对应该点的衍射角为θ.
单缝面上其它各点发出的子波光线的光程差都比AC小.
在其它位置:
过B点作这束光的同相面BC,
由同相面AB发出的子波到P点的光程差,仅仅产生在由AB面转向BC面的路程之间.
A点发出的子波比B点发出的子波多走了AC=asinθ的光程.
每个完整的半波带称为菲涅尔半波带.
菲涅尔半波带法:
用λ / 2 分割 ,过等分点作 BC 的平行线(实际上是平面),等分点将 AB 等分----将单缝分割成数个半波带.
特点: 这些波带的面积相等,可以认为各个波带上的子波数目彼此相等(即光强是一样的).
每个波带上下边缘发出的子波在P点光程差恰应的位相差为λ / 2.
菲涅尔数:单缝波面被分成完整的波带数目.它满足:
若单缝缝宽a,入射光波长λ 为定值,波面能被分成几个波带,便完全由衍射角决定.
若m=2,单缝面,被分成两个半波带,这两个半波带大小相等,可以认为它们各自具同样数量发射子波的点.每个波带上对应点发出的子波会聚到P点,光程差恰好为 λ /2,相互干涉抵消.此时P点为暗纹极小值处.
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