(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)上進一步假定,從同一波陣面上各點所發(fā)出的子波,經(jīng)傳 播而在空間某點相遇時,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算衍射波場中任一點處的光振動的強弱。但計算 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衍射。若垂直入射到單縫(其 縫寬遠小于縫長,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