第20章光的干涉和衍射 §20.1光波的相干叠加 §20.2双缝干涉 §20.3薄膜干涉 §20.4偏振光的干涉 §20.5光的衍射 §20.6光栅衍射 §20.7圆孔衍射光学仪器的分辨本领 §20.8X射线的衍射
§20.1 光波的相干叠加 §20.3 薄膜干涉 §20.4 偏振光的干涉 §20.5 光的衍射 §20.6 光栅衍射 §20.7 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 §20.8 X射线的衍射 第 20 章 光的干涉和衍射 §20.2 双缝干涉
§20.5光的衍射 一、光的衍射现象 光在传播过程中遇到障碍物后会偏离原来的直线传 播方向，并在绕过障碍物后空间各点光强会产生一 定规律的分布。 } 衍射的分类 菲涅耳衍射光源、障碍物与屏间距离均有限 夫琅禾费衍射 光源、障碍物与屏间均相距无限远
一、光的衍射现象 §20.5 光的衍射 光在传播过程中遇到障碍物后会偏离原来的直线传 播方向，并在绕过障碍物后空间各点光强会产生一 定规律的分布。 衍射的分类 夫琅禾费衍射 光源、障碍物与屏间均相距无限远 菲涅耳衍射 光源、障碍物与屏间距离均有限
二、惠更斯一菲涅尔原理 在任一时刻，波阵面上每一未被阻挡的点均起着次 级球面子波波源的作用，障碍物后任一点上光场的 振幅是所有这些子波源所发出的球面子波的叠加。 数学表示： 理想单色光波的波动表达式 E(r,t)=A(r)cos @t-p(r) 复数表示 E(rt)=4(r)eil-0)1=A(r)e(e-ior 复振幅 w(r)=A(r)eio(r) 光强I=w(r)w(r) 辐角0(r)一相位在空间的分布
二、惠更斯—菲涅尔原理 在任一时刻，波阵面上每一未被阻挡的点均起着次 级球面子波波源的作用，障碍物后任一点上光场的 振幅是所有这些子波源所发出的球面子波的叠加。 数学表示： 理想单色光波的波动表达式 = [ω −ϕ rtrAtrE )(cos)(),( ] 复数表示： [ rti ] tiri rAr,tE rA −− ϕω − ωϕ = e)()( = ee)( ~ )( )( 复振幅 )( e)()( ri rAr ϕ ψ = 辐角ϕ r)( —— 相位在空间的分布 光强 )()( * ⋅= ψψ rrI
Σ一光孔平面，即障碍物 所在平面。 Σ'一像平面，即观察屏所 在平面。 光传播到Σ后，能通过的 波阵面上每一点都是一 个子波源，所发出的球面子波可表示为： Ψp= P处的光场由惠更斯原理可表示为： 小KX, -ikr(XY,x,y) dXdY
r −ikr = e ψ sp P处的光场由惠更斯原理可表示为： ψ yx ),( ),,,( e ),( ),,,( yxYXr YXA − yxYXikr ∫ Σ = K dd YX Y X y x s p L r Σ Σ′ Σ 光孔平面，即障碍物 所在平面。 Σ′ 像平面，即观察屏所 在平面。 光传播到 Σ后，能通过的 波阵面上每一点都是一 个子波源，所发出的球面子波可表示为：
夫琅禾费衍射 近轴、远场 近似处理： 1.近轴时K可视为常数 2.略去变化对振幅的贡献 3.r≈L- xX+yY L k,y-jd〔X,reaa ∑ =[KACX,Y) h(X,y,)） (X.Y.x.y) dXdY
夫琅禾费衍射 近轴、远场 近似处理： 1. 近轴时K可视为常数 2. 略去r变化对振幅的贡献 3. L yYxX Lr + −≈ ( ) ∫ Σ + = YXAyx YX yYxX Lik ψ dde),(),( Y X y x s p L r Σ Σ′ ψ yx ),( ),,,(e ),( ),,,( yxYXr YXA − yxYXikr ∫Σ = K dd YX