1、Diffraction of Light,光的衍射,第二章,Ch2-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理,缝较大时，光是直线传播的。,缝很小时，衍射现象明显。,衍射现象： 波在传播过程中，遇到障碍物将绕过障碍物而偏离直线传播。光也有衍射现象。,只有当障碍物的尺寸与波长相当时，衍射现象才比较明显。,一、光的衍射现象,手指缝 眼皮缝都可观察衍射(试试看),泊松点,平面波,球面波,介质中任一波阵面上的各点， 都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。,根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面，就可以确定下一时刻的波阵面。,波在传播过程中，遇到障碍物时其传播方向发生改变，绕过
2、障碍物的边缘继续传播的现象。,利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射等现象。,1.波的衍射,波达到狭缝处，缝上各点都可看 作子波源，作出子波包络，得到新的 波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。,当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。,衍射现象是波动特征之一。,水波通过狭缝后的衍射图象。,当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成反射波，另一部分进入介质形成折射波。,.入射线、反射线和界面的法线在同一平面上；,（1）反射定律,.反射角等于入射角。,.入射线、折射线和界面的法线在同一平面上；,.,（2）折射定律,2.波的反射与折射,1815年，菲涅尔根据波的叠加和干涉原理，在惠更斯的子
3、波假设基础上，提出了子波相干叠加的思想，从而建立了反映光的衍射规律的惠更斯菲涅耳原理：,三、惠更斯 菲涅尔原理,从同一波阵面上各点所发出的子波是相干的。波阵面前方空间某点的光振动，就是这些子波到达该点相干叠加的结果。,惠更斯提出的子波概念，可解决波的传播方向的问题。,菲涅尔提出子波干涉的概念，可解决能量分布问题。,：波阵面上面元 （子波波源）,子波在 点引起的振动振幅 并与 有关。,： 时刻波阵面,*,惠更斯 菲涅尔原理的数学表达式,C 比例常数,K( ) 倾斜因子,惠更斯 菲涅耳原理解释了波为什么不向后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。,P 点的光振动（惠 菲原理的数学表达式）为：,根据
4、这一原理，原则上可计算任意形状孔径的衍射问题。,为了避免复杂的积分运算，实际中常用半波带法和振幅矢量法等。,光源或接收屏距离衍射屏为有限远-菲涅耳衍射均满足傍轴近似,光源或接收屏距离衍射屏都相当于无限远衍射物上的入射波和衍射波都可看成平面波夫琅禾费衍射均满足远场近似,四、菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射,观察比较方便，但定量计算却很复杂。,计算比较简单。,光源、屏与缝相距有限远,光源、屏与缝相距无限远,夫 琅 禾 费 衍 射,菲 涅 尔 衍 射,衍射分类的几种表述, 重点： 惠更斯 菲涅耳原理，单缝夫琅禾费衍射，光栅衍射。 难点： 单缝夫琅禾费衍射中半波带法的理解和运用。 单缝明、暗纹条件及其原因。 光栅衍射中条纹的成因和对条纹的缺级分析。,
