2022-2023学年高二物理竞赛课件：夫琅禾费衍射

夫琅禾费衍射 理学院 物理系 陈强 夫琅禾费衍射 主要内容： 1. 单缝衍射的实验现象 2. 单缝衍射图样的特征分析 3. 单缝衍射的光强分布 4. 光学仪器的分辨本领 理学院 物理系 陈强 单缝衍射实验现象 * · 屏幕 结果: 屏幕上出现中心很亮的明纹，两侧对称分布着一系列强度较弱亮纹. 理学院 物理系 陈强 单缝衍射图样的特征分析 1. 单缝衍射装置 * · · 2. 菲涅耳半波带法 E 半波带 λ|2 狭缝波面上的半波带的数目 半波带数目为整数 理学院 物理系 陈强 暗纹条件: (半波带数目为偶数) λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 明纹条件: (半波带数目为奇数) 中央明纹中心: 半波带数目为非整数时，该点的光强介于明暗之间. 理学院 物理系 陈强 5 (1) 得到的暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似. 说明 (2) 随着衍射角j 的增大，明条纹的强度减少. λ|2 λ|2 λ|2 分成 的 份数愈多 每份半波带的能量就愈少 3. 单缝衍射明纹角宽度和线宽度 角宽度： 相邻暗纹对应的衍射角之差. 线宽度： 观察屏上相邻暗纹的距离. 理学院 物理系 陈强 中央明纹角宽度: 中央明纹线宽度: 第k 级明纹角宽度: 结论: 中央明条纹的角宽度是其他明条纹角宽度的两倍. 理学院 物理系 陈强 (1) 波长越长，缝宽越小,条纹宽度越宽. 波动光学退化到几何光学. 观察屏上不出现暗纹. 讨论 (2) (4) 缝位置变化不影响条纹位置分布. (3) · · 理学院 物理系 陈强 求 对于暗纹 则 如图示，设有一波长为l 的单色平面波沿着与缝平面的法线成q 角的方向入射到宽为a 的单缝 AB 上. 解 在狭缝两个边缘处，衍射角为  的两光的光程差为 例 写出各级暗条纹对应的衍射角  所满足的条件. 理学院 物理系 陈强 用波长为l1和l2的平行光垂直照射一单缝，在距缝很远的 屏上观察衍射条纹，如果l1的第一级衍射暗纹与l2的第二 级衍射暗纹重合. 重合，即 (1) 两种波长之间的关系； (2) 这两种波长的衍射图样中是否还有其它级的暗纹重合. (1) 单缝衍射暗纹条件 求 解 例 理学院 物理系 陈强 重合，即 (2) 单缝衍射暗纹条件 可见，还有λ1的k1级暗纹与λ2的2 k1级暗纹重合. 理学院 物理系 陈强 对应的简正频率和振幅比为 结论 (1) 二自由度的耦合双振子系统有两个简正频率，存在有两种简正振动模式. (2) 第一种简正振动模式，两振子以相同的频率 1振动时，振幅相等、相位相同，如图所示. m1 k0 m2 k0 k O1 O2 x x 理学院 物理系 陈强 $