衍射的基本理论课件.ppt
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1、.,光的衍射现象:光波在空间传播遇到障碍时,其传播方向会偏离直线传播,弯入到障碍物的几何阴影中,并呈现光强的不均匀分布的现象。,第三章 光的衍射 Diffraction of Optical Wave,.,.,.,手指缝 眼皮缝都可观察衍射(试试看),泊松点,.,孔雀羽毛的黄、褐、绿、蓝四色形成“眼”。右下图为绿色区域的羽支横截面上的纳米尺度周期结构的显微照片,图中左上白色三角形为羽支中心部分。,.,蝴蝶翅膀上的周期衍射结构,.,衍射的定义, 衍射定义(1):“广义来说,凡是不能用反射折射予以解释的光偏离直线传播的现象.” 衍射定义(2): “光波在传播过程中,由于受到限制(即空间调制)时所发
2、生的偏离直线传播规律的现象” 上述定义表明,衍射是光传播过程中的普遍现象。 衍射与干涉的联系与区别?,衍射是有条件的吗?,.,衍射包含三个基本要素 光源,衍射物体和衍射图形,.,.,衍射问题研究的历史回顾,17世纪50年代,意大利学者格里马第(F.M. Grimaldi,1618-1663)首次注意到衍射现象。他发现光经过细棒等物体时,偏离了直线传播规律,在物体阴影边界附近形成了亮暗交替或彩色的条纹。,衍射对波动学说确立有何意义?,.,Christiaan Huygens (1629-1695),Huygens extended the wave theory ofoptics.He real
3、ized that light slowed down onentering dense media.He explained polarization and double refraction. (1690)Huygens principlesays that a wave propagates as if the wave-front werecomposed of an ar-ray of point sourceseach emitting aspherical wave.,Double refraction,.,Thomas Young (1773-1829)1.在1801年首先发
4、现光的干涉现象,解释了薄膜的颜色.2.用干涉原理正确解释了阴影界面附近衍射条纹的成因,认为是透射光波和边界波之间的干涉3.首次测量了光波的波长.,.,Augustin Fresnel (1788-1827) 1.did experiments to establish the wave theory and derived expressions for reflected and transmitted waves. 2. In 1818,Huygens-Fresnel principle,Augustin Fresnel,.,1873年,麦克斯韦在”电磁学”一书中提出了著名的麦克斯韦电磁理
5、论,预言:电场和磁场相互作用的结果,可以向空间辐射,形成电磁波; 光波是电磁波的一个波段。应用麦克斯韦方程组,基尔霍夫终于在1882年导出了计算衍射问题的基尔霍夫衍射积分公式。,.,第一节 光波的标量衍射理论一、惠更斯菲涅耳原理,1、惠更斯原理 (Huygens principle):(1)波阵面的形成,(2)波面的传播方向。,图32 光波通过圆孔的惠更斯作图法,.,图3-3 点光源S对P点的作用,2、惠更斯菲涅耳原理,波阵面外任一点光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果。,.,波阵面外任一点光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果。,.,当q = 0 时,K(q)=Max, q p/2 时
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