2022年医学专题—§2.1-惠更斯-菲涅耳原理.ppt

物（理第学二教版程）第2章光的衍射(yǎnshè)（DiffractionofLight）光的干涉是研究两列或两列以上(yǐshàng)光波的相互叠加问题。光的衍射研究光波本身传播行为，它进一步揭示了光的波动性的本质。第一页，共十三页。1§2.1惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)物（理第学二教版程）一、光的衍射现象一切(yīqiè)波动都能绕过障碍物向背后传播性质。例如，户外的声波可绕过树木，墙壁等障碍物而传到室内，无线电波(wúxiàndiànbō)能够绕过楼房，高山等障碍物而传到收音机、电视里等。波遇到障碍物时偏离原来直线传播方向的现象称为波的衍射。光波在传播中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘而偏离直线传播,在光场中形成明暗变化的光强分布的现象叫光的衍射。第二页，共十三页。2§2.1惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)物（理第学二教版程）光源单缝K屏光幕的S直Ea线b传播(a)光a屏的幕衍E射光源(ySǎnsh(b)bè)第三页，共十三页。现象3§2.1惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)物（理第学二教版程）光的衍射(yǎnshè)现象第四页，共十三页。4§2.1惠更斯-菲涅耳原理物（理第学二教版程）【结论(jiélùn)】1.光在均匀的自由空间传播时，因光波波面未受到限制，则光沿直线传播。当遇到障碍物时，光波面受限，造成光强扩展，弥漫(mímàn)，分布不均匀，并偏离直线传播而出现衍射现象。2.光波面受限越厉害(lìhɑi)，衍射图样扩展越显著。光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。3.衍射现象的出现与否，还决定于障碍物的线度和波长的相对大小，只有障碍物的线度和波长可以相比拟时，衍射现象才明显地表现出来。第五页，共十三页。5§2.1惠更斯-菲涅耳原理物（理第学二教版程）二、惠更斯原理(yuánlǐ)1、波面——等相位点的轨迹波前——波源(bōyuán)前的任何一个曲面2、惠更斯原理的表述①任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波；②在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。——“次波”假设(jiǎshè)。3、惠更斯原理的图示如下：第六页，共十三页。6§2.1惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)物（理第学二教版程）惠更斯原理(yuánlǐ)图示r=vt1rS7Σ1Σ2第七页，共十三页。§2.1惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)物（理第学二教版程）4、惠更斯原理的成功与失败①可以解释(jiěshì)光的直线传播、反射、折射和双折射现象；②“子波”的概念能定性解释光的拐弯现象，但不能说明在不同方向上波的强度分布，即不能解释波的衍射。也不能解释波的干涉现象（未涉及波长等）；③而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而实际上倒退波是不存在的；④原理描述粗糙、简单，缺乏定量描述。第八页，共十三页。8§2.1惠更斯-菲涅耳原理物（理第学二教版程）三、惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)菲涅耳在惠更斯提出(tíchū)的子波假设基础上，又增添了两条：1）提出了“子波相干叠加”的概念。从同一波阵面上各点发出(fāchū)的子波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。2)给出了子波的数学表达式。第九页，共十三页。9§2.1惠更斯-菲涅耳原理物（理第学二教版程）波面S上每个面积元dS都可以看成新的波源，它们均发出次波。波面前(miànqián)方空间某一点P的振动可以由S面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。面积元dS所发出的次波的振幅和相位符合以下(yǐxià)四个假设：①所有次波都有相同(xiānɡtónɡ)的初相位（令0=0)②次波是球面波第十页，共十三页。10§2.1惠更斯-菲涅耳原理物（理第学二教版程）③dEK()dS④次波在P点处的相位(xiàngwèi)落后于dS处振动的相位，落后的值为2rkrds子波源发出(fāchū)的子波在P点引起的振动为：dECK()A(Q)cos(krt)dSr波阵面上所有dS面元发出(fāchū)的子波在P点引起的合振动为:CK()A(Q)cos(krt)dSCK()A(Q)ei(krt)dSrrEdES第十一页，共十三页。11§2.1惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)物（理第学二教版程）2.衍射(yǎnshè)现象的分类：夫琅禾费...