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1、115 迈克耳逊干涉仪,一、装置,S,二、等倾干涉,ek ,ek ,三、等厚干涉,四、迈氏干涉仪的特点,两束相干光在空间完全被分开,相互独立,所以可用移动反射镜或在光路中加入不同介质的方法来改变两束光的光程差。,S,116 光 的 衍 射,一、光的衍射现象,菲涅耳圆孔衍射,23mm,圆孔半径足够大时,图样为几何像,不同大小的圆孔的衍射条纹,菲涅耳圆盘衍射,S,圆 盘 衍 射,菲涅耳直边衍射,S,单缝衍射,S,不同宽度的单缝衍射图样,对应如图所示的单缝衍射图样,单缝的宽度应如何排列?,ba bb bc bd,ba bb bc bd,从矩孔到圆孔的衍射图样,结 论,光束在什么方向受到限制,衍射图样
2、在 什么方向铺展,限制愈厉害,衍射效应愈强。,二、衍射分类,S,衍射物,照明空间,衍射场,1.菲涅耳衍射(近场衍射,非平行光衍射),2.夫琅和费 衍射(远场衍射、平行光衍射),三、惠更斯 菲涅耳原理,1.原理,波在传播过程中,从同一波阵面上各点发出的子波,经传播而在空间某点相遇时,产生相干叠加。,子 波,子波相干叠加,一、装置及其光路,11-7 单 缝 衍 射,二、半波带法,O, / 2,P,C,k=4个半波带,暗,1.光程差,当缝AB被分成偶数个半波带 时,形成 暗纹。,C,P,k=3个半波带,亮,当缝被分为奇数个半波带,形成亮纹,或次极大。,5个半波带,9个半波带,b,单缝间划分的半波带数
3、目越多,每一个半波带所占的面积就越小。因此,单缝衍射条纹中次极大不是等强度的,次极大的强度是逐渐减小的。,上一页,下一页,中央主极大,光程差,下一页,2.条纹在屏上的位置, =,(k=1,2,)暗纹,(k=1,2,)亮纹,三、衍射条纹的特征,1,2明,1.衍射条纹的光强分布,2.条纹宽度,半角宽:,线宽:,(a )中央主极大,( b ) 次极大,角宽度:,线宽度:,3.,缝宽 b对衍射的影响,一定,b 衍射显著,b 衍射不显著,几何光学是波动光学在(b) 0 时的极限。透镜所成象实际上是一个衍 射图样。,4.,在夫琅和费单缝衍射实验中,波长为 的单色光垂直入射在宽度 b=2 的的单缝上,对应于
4、衍射角为 300 方向,单缝处的波面可分成多少个半波带?屏上对应点是什么条纹?,300,例1,1级暗纹,解:,P,上一页,下一页,平行单色光垂直入射于单缝上,观察夫琅和费衍射,若屏上P点处为第二级暗纹,则单缝处波面相应的可划分为 _ 个半波带。若将单缝宽度缩小一半,P点处将是 _ 级_纹。,4,1,暗,N = 2k = 4,k=1,例2,k=2,解:,极小,例3,波长为546.1nm的平行光垂直的射在1mm宽的缝上,若将焦距为100cm的透镜置于缝的后面,并使光聚焦到屏上,问:(1)中央主极大到第一极小、第三极小的距离?(2)中央主极大的宽度?(3)两个第三极小间的距离?,解:,(1),(2)
5、,上一页,下一页,例4,白光形成的单缝衍射的图样中,其中某一波长的第三次大极与波长为600nm的光波的第二次极大重合。求该光波波长。,解:,依题意,上一页,下一页,四、单缝衍射的应用,衍射反比律,上式提供了一种光学变换。在工程应用中,单缝实际上是反映了物体间隔、位移、剖面以及温度、折射率等物理量的转换器。,1.物体间隔的测量,把被测物体的间隔作为一个狭缝,当已知波长的光束通过狭缝后,将在接收屏上形成衍射图样。如果测出k级极小在相对于O点的距离xk,则可间接测得物体的间隔b。,上一页,下一页,在制造金属细丝(或其他细小产品)的过程中,常用激光对直径进行连续检测。激光束垂直照射金属丝,产生的衍射条纹和与丝径等宽的单缝夫琅和费衍射条纹类似,如图所示。设激光的波长为,观察屏距金属细丝D。如果中央主极大两侧k级暗纹间距为x,则金属丝的直径可测得。,D,2.应变量的测量,在待测构件的表面将量块用销钉固定,两量块间保持一定间隙。激光束通过狭缝在接收屏上产生衍射图样。当构件加载后,量块的间隙发生变化,则接收屏上的衍射条纹的宽度将发生改变。若b为狭缝宽度,,上一页,下一页,b为构件加载后狭缝的改变,xk为形变前第k级暗纹的位置, 为形变后第k级暗纹的位置,则应变量为,作业,必做: 习题集(第12章)(一)9;(二)7; 教 材 114、24,选做: 教 材 11 25(1)(2)、26,
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