惠更斯-菲涅耳原理光的衍射 教学课件VIP免费

第2章光的衍射〔DiffractionofLight〕光的干预是研究两列或两列以上光波的相互叠加问题。光的衍射研究光波本身传播行为，它进一步揭示了光的波动性的本质。第一页，共十三页。§2.1惠更斯-菲涅耳原理一切波动都能绕过障碍物向背后传播性质。例如，户外的声波可绕过树木，墙壁等障碍物而传到室内，无线电波能够绕过楼房，高山等障碍物而传到收音机、电视里等。波遇到障碍物时偏离原来直线传播方向的现象称为波的衍射。光波在传播中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘而偏离直线传播,在光场中形成明暗变化的光强分布的现象叫光的衍射。一、光的衍射现象第二页，共十三页。屏幕EaS光源(b)b单缝KabS光源(a)屏幕E光的直线传播光的衍射现象§2.1惠更斯-菲涅耳原理第三页，共十三页。光的衍射现象§2.1惠更斯-菲涅耳原理第四页，共十三页。【结论】1.光在均匀的自由空间传播时，因光波波面未受到限制，那么光沿直线传播。当遇到障碍物时，光波面受限，造成光强扩展，弥漫，分布不均匀，并偏离直线传播而出现衍射现象。2.光波面受限越厉害，衍射图样扩展越显著。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。3.衍射现象的出现与否，还决定于障碍物的线度和波长的相对大小，只有障碍物的线度和波长可以相比较时，衍射现象才明显地表现出来。§2.1惠更斯-菲涅耳原理第五页，共十三页。2、惠更斯原理的表述①任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波；②在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。——“次波〞假设。3、惠更斯原理的图示如下：二、惠更斯原理1、波面——等相位点的轨迹波前——波源前的任何一个曲面§2.1惠更斯-菲涅耳原理第六页，共十三页。惠更斯原理图示SΣ1Σ2rr=vt1§2.1惠更斯-菲涅耳原理第七页，共十三页。4、惠更斯原理的成功与失败①可以解释光的直线传播、反射、折射和双折射现象；②“子波〞的概念能定性解释光的拐弯现象，但不能说明在不同方向上波的强度分布，即不能解释波的衍射。也不能解释波的干预现象〔未涉及波长等〕；③而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上倒退波是不存在的；④原理描述粗糙、简单，缺乏定量描述。§2.1惠更斯-菲涅耳原理第八页，共十三页。三、惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳在惠更斯提出的子波假设根底上，又增添了两条：1〕提出了“子波相干叠加〞的概念。从同一波阵面上各点发出的子波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干预现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。2)给出了子波的数学表达式。§2.1惠更斯-菲涅耳原理第九页，共十三页。波面S上每个面积元dS都可以看成新的波源，它们均发出次波。波面前方空间某一点P的振动可以由S面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。面积元dS所发出的次波的振幅和相位符合以下四个假设：①所有次波都有相同的初相位〔令0=0)②次波是球面波§2.1惠更斯-菲涅耳原理第十页，共十三页。③()dEKdS④次波在P点处的相位落后于dS处振动的相位，落后的值为krr2ds子波源发出的子波在P点引起的振动为：波阵面上所有dS面元发出的子波在P点引起的合振动为:dStkrrQAKCdE)cos()()(dSerQAKCdStkrrQAKCdEEtkriS)()()()cos()()(§2.1惠更斯-菲涅耳原理第十一页，共十三页。夫琅禾费衍射光源、屏与缝相距无限远缝菲涅耳衍射缝PS光源、屏与缝相距有限远1L2L在实验中实现夫琅禾费衍射SRP2.衍射现象的分类：§2.1惠更斯-菲涅耳原理第十二页，共十三页。内容总结第2章光的衍射。光的衍射研究光波本身传播行为，它进一步揭示了光。§2.1惠更斯-菲涅耳原理。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。①任何时刻波面上的——“每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波。次波〞假设。1——、波面等相位点的轨迹。波——前波源前的任何一个曲面。③而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上倒退波是不存在的第十三页，共十三页。