清华大学物理-光学.第23章.光的衍射

第二十三章光的衍射

§23.1衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理§23.2单缝夫琅禾费衍射、半波带法

§23.3 光栅衍射

§23.4 光学仪器的分辨本领

§23.5 X射线衍射

圆孔衍射图样

几何影像菲涅耳衍射

夫琅禾费衍射

S

L 屏圆孔

若θ增大，则δ增加，P 处明亮度开始下降。▲时，P 处形成暗纹。λθ=sin a B A

a

θ

半波带半波带

1'122'

2个半波带发的光干涉相消形成暗纹。

11'22'

半波带半波带

将缝分成2 个“半波带”：

相消相消

▲θ= 0 时，δ= 0，P 处为中央明纹（中心）λ/2

1I/I0

【例】已知：如图，一波长为λ= 30mm 的雷达在距离路边为d = 15m 处，雷达射束与公路成15?角，天线宽度a = 0.20m 。求：雷达监视范围内公路的长度L 。

a

d L

15

?λ

公路

一. 光栅

光栅是由衍射单元（狭缝、反射面等）排列成的具有空间周期性结构的光学元件。

§23.3 光栅衍射

光栅常数d —空间周期性结构常数反射光栅d

透射光栅

光栅种类

d

不透光不反光

普通光栅d

约10-2~1μm ，电子束刻制达0.1μm

二.光栅的夫琅禾费衍射

考虑衍射角相同的N 缝衍射光的多光束干涉

1. 多光束干涉、主极大、暗纹方程

相邻缝衍射光光程差：

d sin θ

λ

P

焦距f

缝平面观察屏

透镜

θ

d

θ

θ

δsin d =明纹（主极大）条件：

sin λθk d ±=—正入射光栅方程

主极大位置由光栅常数d 决定，与缝宽a 无关

)

... ,1 ,0(=k