(一)光的衍射

　　1.惠更斯-菲涅耳原理

　　菲涅耳在惠更斯原理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步假定,從同一波陣面上各點(diǎn)所發(fā)出的子波,經(jīng)傳 播而在空間某點(diǎn)相遇時,也可相互疊加而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這個經(jīng)過發(fā)展了的惠更斯原理稱 為惠更斯一菲涅耳原理。它指出在衍射波場中出現(xiàn)衍射條紋的明暗,實(shí)質(zhì)上是子波干涉的 結(jié)果,用惠更斯一菲涅耳原理可以定量計(jì)算衍射波場中任一點(diǎn)處的光振動的強(qiáng)弱。但計(jì)算 較復(fù)雜。

　　2.單縫衍射

　　我們討論平行光線的衍射現(xiàn)象,這種衍射稱為夫瑯和費(fèi)衍射。若垂直入射到單縫(其 縫寬遠(yuǎn)小于縫長,為一極狹的縫)上的光為一單色平行光束,我們考慮單縫的衍射光束中 的一組平行光束。后者經(jīng)透鏡聚焦在屏上,屏置于透鏡的焦平面位置。圖2-4-6表示衍射 角為的一組平行光束經(jīng)透鏡聚焦在屏上的P處,這種單縫的夫瑯和費(fèi)衍射是一種最簡 單的衍射。下面作具體討論。

　　(1)屏上出現(xiàn)衍射明、暗條紋的條

　　(2)明紋寬度

　　相鄰兩級衍射暗紋中心之間距就是明紋的寬度。

　　(3)單縫寬度G對衍射條紋的影響

　　由式(2-4-13)可見,當(dāng)入射單色光的波長λ一定時,在單縫寬度α愈小時,相應(yīng)于 各級衍射明紋的φ角就愈大,也就是光的衍射現(xiàn)象愈顯著。反之,在α愈大時,各級衍射 明紋對應(yīng)的φ角愈小,這些明紋都向中央明紋靠攏,衍射現(xiàn)象愈不明顯;若α»λ時,各級衍射明紋全部并入中央明紋區(qū)域,該區(qū)域被均勻照亮,這時光可看作是直線傳播的。

　　(4)用白光照射單縫

　　當(dāng)單縫寬度α一定時,對于同一級衍射明紋,入射光的波長愈大,則相應(yīng)的衍射角φ愈大。因此,以白光照射時,中央明紋的中心處為白色,在其兩側(cè)出現(xiàn)由紫到紅的彩色條 紋,離中心最近的是紫色條紋,最遠(yuǎn)的是紅色條紋,這組彩色條紋稱為衍射光譜。其他級 次的明紋均為彩色條紋。

　　3.衍射光柵

　　(1)光柵常數(shù)

　　光柵是由大量的等寬、等問距的單縫所組成的光學(xué)器件,縫寬(單縫的透光部分)α 與縫間距(兩相鄰單縫之間不透光部分) b之和(α十b)稱為光柵常數(shù)。光柵常數(shù)越小, 單位長度的單縫數(shù)越多,光柵越精致。

　　(2)光柵衍射在屏上出現(xiàn)明、暗條紋的條件

　　單色平行光垂直照射在光柵上,經(jīng)凸透鏡會聚,在位于透鏡焦平面的光屏上出現(xiàn)明暗 相間的條紋,稱為光柵衍射條紋,

　　例：

　　1.單色光從空氣射入水中，下列說法正確的是(D)

　　A波長變短，光速變慢;

　　B 波長變短，頻率變慢

　　C 波長不變，頻率變快;

　　D 波長變短，頻率不變

　　2. 利用玻璃表面上的MgF2 (n = 1. 38)透射薄膜層可以減少玻璃(n= 1. 60)表面的反射,當(dāng)波長為5000A的光垂直入射時,為了產(chǎn)生最小的反射,此透明層需要的最小厚度為:(D)

　　(A) 3000A;

　　(B) 50A;

　　(C) 10500A;

　　(D) 910A。

　　3. 在邁克耳遜干涉儀的一條光路中插入一塊折射率為n,厚度為d的透明薄片,插入這塊薄片使這條光路的光程改變了(B)

　　(A) (n-l)d;

　　(B) 2(n-1)d;

　　(C) 2nd;

　　(D) nd。

　　Δx=x1-x=2nd-2d=2(n-1)d

　　4.用單色光來觀察牛頓環(huán)，測得第20級暗紋的半徑為3mm，所用凸透鏡的曲率為1m，則此單色光的波長為(D)mm

　　A 1.8×10-3;

　　B 1.0×10-3;

　　C 9.0×10-4;

　　D4.5×10-4