现代光学工程-衍射VIP免费

光的衍射衍射定义：光在传播过程中遇到障碍物时发生的偏离原传播方向而进入障碍物形成的几何阴影内、光强度呈现有规律的周期性变化的现象。衍射条件：障碍物上透光的孔或缝的线度与光波长可比时。衍射基本元件：光源、障碍物、观察屏。衍射类型：菲涅耳衍射、夫琅和费衍射。衍射类型的区分原则：光源、障碍物、观察屏三者间的距离。当三者间距离均为有限或其中任意两者间距离为有限时为菲涅耳衍射；当三者的距离均为无限远时为夫琅和费衍射。在欧泊石的内部，由无数规则的二氧化硅球粒一间隙形成了很多的三维衍射光栅，当光线射入到欧泊石内部时，出现了光线的衍射作用，衍射的角度随波长的变化而变化，从而在不同的角度可见不同的颜色，亦就是所谓的变彩。光的衍射：当光波遇到障碍物时，会偏离几何光学的直线传播而绕行的现象称为光的衍射(diffractionoflight).衍射的一般特点：1、限制与展宽发散角、波长和限制尺度的关系：~2、衍射图样和衍射屏的结构一一对应，结构越细微，相应的衍射图样越扩大。微结构微结构衍射图样衍射图样DNA的X光衍射照片菲涅耳（Augustin-JeanFresnel1788-1827）菲涅耳的科学成就主要有两个方面。一是衍射衍射。他以惠更斯原理和干涉原理为基础，用新的定量形式建立了惠更斯--菲涅耳原理，完善了光的衍射理论。另一成就是偏振偏振。他与D.F.J.阿拉果一起研究了偏振光的干涉，确定了光是横波（1821）；他发现了光的圆偏振和椭圆偏振现象（1823），用波动说解释了偏振面的旋转；他推出了反射定律和折射定律的定量规律，即菲涅耳公式；解释了马吕斯的反射光偏振现象和双折射现象，奠定了晶体光学的基础。菲涅耳是法国物理学家和铁路工程师。1788年5月10日生于布罗利耶，1806年毕业于巴黎工艺学院，1809年又毕业于巴黎桥梁与公路学校。1823年当选为法国科学院院士，1825年被选为英国皇家学会会员。1827年7月14日因肺病医治无效而逝世，终年仅39岁。一、惠更斯-菲涅耳原理惠更斯原理光扰动同时到达的空间曲面被称为波面或波前，波前上的每一点都可以看成一个新的扰动中心，称为子波源或次波源，次波源向四周发出次波；下一时刻的波前是这些大量次波面的公切面，或称为包络面；次波中心与其次波面上的那个切点的连线方向给出了该处光传播方向。惠更斯原理的不足：惠更斯原理的不足：没有回答光振幅的没有回答光振幅的传播问题传播问题没有回答光相位的没有回答光相位的传播问题传播问题惠更斯—菲涅耳原理惠更斯—菲涅耳原理波前上的每个面元都可以看成次波源，它们向四周发射次波；波场中任一场点的扰动都是所有次波源所贡献的次级扰动的相干叠加惠更斯—菲涅耳原理的数学表示：惠更斯—菲涅耳原理的数学表示：)()(~)(~PUdPUPS~???)(~PUd惠更斯的次波概念继承补充和发展提出次波相干叠加的概念统一的衍射分析的理论框架惠更斯—菲涅耳原理惠更斯—菲涅耳原理光波干涉概念吸取PSndS0Rr的发射非各向同性倾斜因子表示次波面源达场点次波源发出的球面波到次波源的自身复振幅分面元波前上作为次波源的微决定于：考虑，基于物理上的基本概念),()(~1)(~)(~)(~)(~)(~00fPUderPUdQUPUddSPUdPUdikr引进一个比例常数，根据分析，惠更斯—菲涅耳原理的数学表达式写成：)(00)(~),()(~dSreQUfKPUikr？？？？基尔霍夫衍射积分公式：基尔霍夫，(G.R.Kirchhoff,1824—1887)德国物理学家。)(00)(~2)cos(cos)(~dSreQUiPUikr和菲涅耳的衍射积分公式的主体结构式相同的，基尔霍夫的新贡献是：闭合曲面。隔离光源和场点的任意不限于等相面，可以是明确指出，积分面给出了比例系数，均对场点扰动有贡献闭合面上的各个次波源，明确了倾斜因子，)()3(1)2(2coscos),()1(200ieiKf*衍射的分类—菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射按光源、衍射屏和接受屏三者之间的距离的远近将衍射分为两大类：菲涅耳衍射：菲涅耳衍射：光源—衍射屏—接受屏之间距离为有限远。夫琅禾费衍射：夫琅禾费衍射：光源—衍射屏—接受屏...