高中物理竞赛—光学篇（基础版）55光的衍射（2）(共27张PPT)

2020物理竞赛 光的衍射（２） 17－8 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 17－9 衍射光栅 17－10 X射线的衍射 17－11 全息照相简介 复 习 17-6 光的衍射 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 衍射的分类 17-7 单缝夫衍射 单缝夫琅和费衍射实验现象 单缝夫琅和费衍射的定性解释 衍射图象：中央是个明亮的圆斑，外围是一组明暗相间的同心圆。 1 实验装置及衍射图样 一、圆孔夫琅和费衍射 17－8 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 2 爱里斑： 第一暗环对应的衍射角θ0称为爱里斑的半角宽，理论计算得： 式中D=2r为圆孔的直径，若f为透镜L2的焦距，则爱里斑的半径为： 中央明区集中了衍射光能的83.5% 光源 透镜L1 圆孔，R I 二、 光学仪器的分辨本领 1、物与像的关系 物理光学 象点不再是几何点，而是具有一定大小的艾理斑。 几何光学 物像一一对应，象点是几何点 点物S和S1在透镜的焦平面上呈现两个艾理斑，屏上总光强为两衍射光斑的非相干迭加。 当两个物点距离足够小时，就有能否分辨的问题。 点物S 象S’ L S’ L S O S’ L S O S1’ S’ S1 S A f1 f2   O S1 S S’ S1’ L O 瑞利给出恰可分辨两个物点的判据：点物S1的爱里斑中心恰好与另一个点物S2的爱里斑边缘（第一衍射极小）相重合时，恰可分辨两物点。 2、瑞利判据 可分辨 恰可分辨 不可分辨 100% 73.6% S1 S2 S1 S2 S1 S2 满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能分辨的最小距离。对透镜中心所张的角θ0称为最小分辨角。 θ0=1.22/D 最小分辨角的倒数称为仪器的分辨本领 3、光学仪器的分辨率 讨论： 分辨本领与D成正比，与波长成反比：D大，分辨本领大；波长小，分辨本领大 圆孔衍射公式对抛物面式的天线，雷达均成立。 例：假设汽车两盏灯相距r =1.5m，人的眼睛瞳孔直径D=4mm，问最远在多少米的地方，人眼恰好能分辨出这两盏灯? 解：假设所求距离只取决于眼睛瞳孔的衍射效应，并以对视觉最敏感的黄绿光λ=5500A0，进行讨论，设眼睛恰好能分辨两盏灯的距离为S，则对人眼的张角为： 根据瑞利判据： 代入数据，得： 人眼的分辨本领 设人眼瞳孔直径为D，可把人眼看成一枚凸透镜，焦距只