20.2光的衍射

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2.光的衍射详解

2. 中央亮纹宽度中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零极
（或中央）明条纹，它满足条件：
I a sin
a
a
5 3
0
3 5 sin
2a 2a
2a 2a
a sin k
( k 1,2,) 暗纹
a
φ0
x
f
a sin0
atg0
a
x f
一级暗纹条件
x1
f
a
一级暗纹坐标
x0
2 x1
2 f
AC a sin 4
2
AB面分成奇数个半波带，出现亮纹
AC a sin 3
2
A . .. .C A1 . a A 2.φ
.
B
φ
x
P
f
结论：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。
k a sin ( 2k 1 ) 2
0
( k 1,2, ) 暗纹 ( k 1,2, ) 明纹
(a) sin
a
a
0
2
a
0.5m 2 0.5103 m
2 103 rad
(b) x0 f0 2 103 m 2mm
(c)
x21 f a 1mm
例、一束波长为 =5000Å的平行光垂直照射在一个单缝上。 a=0.5mm，f=1m。如果在屏幕上离中央亮
纹中心为x=3.5mm处的P点为一亮纹，试求(a)该P处亮纹的级数；(b)从P处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？
中央明纹
正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧
对于任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带，在屏幕上光强介于最明与最暗之间。
讨论

《光的衍射》知识清单

《光的衍射》知识清单一、什么是光的衍射光的衍射是指光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，其传播方向发生改变，光线偏离直线传播的现象。

简单来说，就是光不再沿着直线前进，而是绕过障碍物的边缘，扩散到原本被认为是阴影的区域。

这种现象与我们日常生活中的直觉有些不同，因为我们通常认为光是沿直线传播的。

但当光遇到尺寸与光的波长相当或更小的障碍物或孔隙时，衍射现象就会变得明显。

二、光的衍射的条件要发生明显的光衍射现象，通常需要满足以下两个条件：1、障碍物或孔隙的尺寸与光的波长相当或更小。

当障碍物或孔隙的尺寸远大于光的波长时，光的衍射现象不明显，光主要表现为直线传播。

2、光源和观察屏距离障碍物或孔隙有一定的距离。

这样才能在观察屏上观察到明显的衍射条纹。

三、光的衍射的类型1、菲涅尔衍射菲涅尔衍射是指光源和观察屏距离衍射屏（即障碍物或孔隙所在的屏）都为有限远的衍射现象。

在这种情况下，需要使用菲涅尔半波带法来分析衍射图样。

2、夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射是指光源和观察屏距离衍射屏都为无限远的衍射现象。

通常可以使用透镜将来自有限远光源的光转换为平行光，从而实现夫琅禾费衍射的条件。

夫琅禾费衍射的分析相对较为简单，常见的有单缝夫琅禾费衍射和圆孔夫琅禾费衍射。

四、单缝夫琅禾费衍射1、衍射条纹特点当平行光垂直入射到单缝上时，在屏幕上会出现明暗相间的衍射条纹。

中央条纹最亮最宽，两侧条纹亮度逐渐减弱，宽度逐渐变窄。

2、光强分布光强分布与缝宽、波长以及观察点的位置有关。

中央明纹的光强最大，两侧光强逐渐减小。

3、条纹宽度中央明纹的宽度约为其他明纹宽度的两倍。

条纹宽度可以通过公式计算得出。

五、圆孔夫琅禾费衍射1、衍射图样圆孔夫琅禾费衍射会在屏幕上形成明暗相间的同心圆环。

2、艾里斑中央亮斑称为艾里斑，其集中了大部分的光能。

艾里斑的大小与圆孔直径和光的波长有关。

六、光的衍射的应用1、光学仪器的分辨率由于光的衍射现象的存在，限制了光学仪器的分辨能力。

高中物理光的衍射公式

高中物理光的衍射公式
光的衍射是光通过一个孔或者物体的边缘时发生的现象。

衍射现象可以解释一系列光的行为，包括光通过狭缝时的弯曲和色散。

高中物理中，我们学习了光的衍射公式，它用于计算光线通过狭缝时的衍射角度和衍射图样的特征。

高中物理光的衍射公式是基于惠更斯-菲涅尔原理推导出来的。

根据这个原理，当光线通过一个孔或物体的边缘时，每个点上的波前会成为新的次波源，次波源的干涉和叠加形成了衍射图样。

衍射公式可以用来计算衍射角度（θ）和衍射图样的特征。

对于单缝衍射，衍射角度可以用下面的公式来计算：
sin(θ) = mλ / b
其中，θ是衍射角度，m是衍射级数（m = 0, ±1, ±2, …），λ是入射光的波长，b是狭缝的宽度。

这个公式告诉我们，当入射光波长不变时，衍射角度和狭缝宽度成反比。

也就是说，狭缝越窄，衍射角度越大，衍射现象越明显。

对于双缝衍射，衍射公式稍有不同：
sin(θ) = mλ / d
其中，θ是衍射角度，m是衍射级数（m = 0, ±1, ±2, …），λ是入射光的波长，d是双缝的间距。

双缝衍射公式告诉我们，当入射光波长不变时，衍射角度和双缝间距成正比。

也就是说，双缝间距越大，衍射角度越小，衍射图样越集中。

通过衍射公式，我们可以预测和解释各种衍射现象，例如单缝和双缝衍射的衍射角度、干涉级数和衍射图样的特征。

这些公式在高中物理教学中非常重要，它们帮助我们理解光的行为并应用于实际问题的解决。

光学第4章光的衍射

菲涅耳还指出，对于t 时刻波阵面上给定面元dS，
它在P点的振幅由下式决定
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
★
K( ):方向因子
光源
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
t时刻波前
a(Q ) 取决于波前上Q点处的强度
5
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
若取波阵面上各点发
如果单缝波阵面AB 被分成奇数个半波带，则由于一对对相邻的半波带发出的光都分别在P点相互抵消，最后还剩一个半波带发出的光到达P点，因此P点应是明条纹中心
23
3. 明暗条纹分布规律
B
aC
A
2
当
a sin 0 0
波带就是AB 波阵面，各衍射光光程差等于零，
在P点仍然是明条纹， P点位置在透镜的焦点处
AC asin
当
a sin
(2k
1)
2
AC长度等于半波长奇数倍
k 1,2,3.....
意味着：单缝波阵面AB为被分成奇数个半波带
22
3. 明暗条纹分布规律
E a sin 2k
2
B
aC
A
2
k 1,2,3.....
●P
a sin (2k 1)
2
k 1,2,3.....
上式用衍射角表示的明条纹中心位置
E
10
§9 单缝的夫琅禾费衍射
一．单缝的夫琅禾费衍射
E
1. 实验装置 L1
L2
S
a
L1、L2为透镜，平行放置，中心在一条直线上， a 为狭缝，狭缝面垂直透镜主轴，

第二十章光的衍射

“半波带”， B θ 其中两相邻半波带的衍射光相消，
a
A
▲
3 ▲ 当 a si n 2
时，可将缝分成三
余下一个半波带的衍射光不被抵消
/2
—— p 处形成明纹（中心）
当可将
a A B θ
a sin 2
时，缝分成四个“半波带” ，两相邻半波带的衍射光
相消， p 处形成暗纹。
∴
若k =2, 则
l=(a＋b)sin1/ k =625 nm
sin2=2l / (a + b) = 1,
3分
2=90°
2分
实际观察不到第二级谱线
二. 光栅的强度分布 1.光栅各缝衍射光的叠加
缝平面 G 观察屏透镜 L

d

p 0
dsin
焦距 f
在夫琅禾费衍射下，每个缝的衍射图样
位置的关系如何呢（是否会错开）？
2. 多光束干涉（multiple-beam interference）现在先不考虑衍射对光强的影响，单单来
分析多光束的干涉。
在 t g sin 时，有
暗纹位置

k xk f sin k f ， a 1 x f x 0 a 2
—— 单缝衍射明纹宽度的特征
四.讨论
1. 波长对条纹宽度的影响 x — 波长越长，条纹越宽。
x fa源自问题：用白光照射，衍射条纹有何特点？
S
*
f
a

·
0
S：单色线光源
AB a（缝宽）

Aδ
：衍射角
f
a sin
二 . 半波带法
▲

光的衍射ppt课件完整版

详细阐述了光的衍射现象，包括衍射的定义、产生条件、分类等，并通过公式和图示深入解释了衍射的原理。
衍射实验演示与分析
通过实验演示了光的衍射过程，让学员直观感受衍射现象，同时结合理论知识进行分析，加深学员对衍射现象的理解。
衍射在光学领域的应用
介绍了衍射在光学领域的广泛应用，如光谱分析、光学仪器制造等，让学员了解衍射在实际应用中的重要性。
光的波动模型
光波是一种电磁波，具有振幅、频率、波长等特性。光波的传播遵循波动方程。
波动性与衍射关系解析
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或孔径时，会偏离直线传播路径，产生衍射现象。衍射是波动性的
重要表现。
衍射条件
衍射现象的发生与光的波长、障碍物或孔径的尺寸以及光波的传播方向有关。当波长较长、障碍物或孔径尺寸较小时，衍射现象
预备工作要求
明确下一讲前需要完成的预习任务、实验操作等预备工作，确保学员能够顺利进入下一阶段的学习。
THANK YOU
该公式描述了光波在自由空间中传播时，遇到障碍物后的衍射光场分布。它是基于波动方程的解，并引入了基尔霍夫的边界条件。
公式推导过程
从波动方程出发，利用格林函数和基尔霍夫的边界条件，可以推导出菲涅尔-基尔霍夫衍射公式。具体过程涉及复杂的数学运算和物理概念的深入理解。
夫琅禾费衍射近似条件讨论
01
夫琅禾费衍射的定义
光的衍射ppt课件完整版
目录
• 光的衍射概述 • 光的波动性与衍射关系 • 典型衍射实验介绍 • 衍射理论计算方法 • 现代光学中衍射技术应用举例 • 总结与展望
01
光的衍射概述
衍射现象及定义
衍射现象
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。

光的干涉和衍射

2
B A
S1
K
P M
[例20-1] 一射电望远镜的天线设在湖岸上，距湖面高度为h，
对岸地平线上方有一恒星正在升起，恒星发出波长为的电磁
波。求：当天线测得第1级干涉极大时恒星所在的角位置。
解：由几何关系，并考虑到在水面反射时存在着半波损失
AC BC
2
B
C
2
A
h
AC BC h (1 cos2) 2h sin s in
n1n2 n3
因为在第一个界面处有半波损失，所以
1 23
n1
e
n2
23

2n2e

2
n3
反射加强，有
23

2n2e

2

k
增透膜
增反膜
空气
1n2e2
32k
1

4

4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，3
4
，1
2
3
n1
MgF2
e
e
n2
玻璃
n3
n1 n2 n3
n1 n2 n3
§20-4 劈尖等厚干涉
x

xk 1

xk

D
d
若已知x，D，d，可求单色光波长
5x ，条纹间隔与波长有关：
当白光（复色光）照射时，中央为白色明条纹，两侧对称排列由紫到红的彩色光谱，高级次光谱将重叠。
6x 1 ，当d 时，x 。
d
举例：人眼对钠光（λ= 589.3 nm ）最敏感，能够分辨到 Δx =0.065 mm ，若屏幕距双缝的距离为 D = 800 mm，则

光学第二章光的衍射

二、合振幅的计算
以a1、a2、a3、…分别表示各半波带发出的次波在P点所产生的振幅。
由于相邻两个半波带所发出的次波到达P点时相位相差，所以k个半波带所发出的次波在P点叠加的合振幅Ak为：
Ak a1 a2 a3 a4 a5 ....... (1)
sk ak K k rk
kr0 h 2( R r0 )
2 Rh 1 1 k ( ) r0 R
2 Rh 1 1 k ( ) r0 R
由上式可见，圆孔包含的半波带的数目和圆孔的半径Rh，圆孔到P点的距离r0，以及入射光波的波长，还有点光源到衍射屏距离R都有关。当Rh、R、一定时，改变r0，即改变光屏的位置，我们可以看到，光屏的中心点会有时明时暗的变化。
2.光波面受限越厉害，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。一些波的波长
声波：几十米无线电波：可达几百米微波：几毫米
• 1. 惠更斯－菲涅耳原理 • 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四个假设： ① 所有次波都有相同的初相位（令0 = 0)
与k无关
从一个半波带到与之相邻的半波带，k变化甚微。 K( k)随着倾角的增大，而缓慢地逐渐减小。
ak 缓慢
当k时， K( k) 0 由此可得
a1 a2 a3 a4 ak

光的衍射知识点精解

光的衍射·知识点精解1．衍射现象光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。

光的衍射和光的干预一样证明了光具有波动性。

2．光产生明显衍射的条件小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。

由于可见光波长范围为4×10-7m至7.7×10-7m之间，所以日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。

任何障碍物都可以使光发生衍射现象，但发生明显衍射现象的条件是“苛刻〞的。

当障碍物的尺寸远大于光波的波长时，光可看成沿直线传播。

注意，光的直线传播只是一种近似的规律，当光的波长比孔或障碍物小得多时，光可看成沿直线传播；在孔或障碍物可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射就十清楚显。

【问题讨论】(1)狭缝衍射让激光发出的单色光照射到狭缝上，当狭缝由很宽逐渐减小，在光屏上出现的现象怎样？当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比较时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，。

但亮度越来越暗。

(2)小孔衍射如图2-6所示，点光源S发出的光经过小孔AB射到屏MN上。

假设圆孔AB的半径由较大到很小变化光屏上接收到的图形如何变化？当孔半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑；减小孔的半径，屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像，即小孔成像；继续减小孔的半径，屏上将出现明暗相同的圆形衍射光环。

(3)课本上说：“不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以致使影的轮廓模糊不清，〞影的边廓跟物体的边缘有何关系？应是互相对应关系。

影的轮廓模糊不清，是光通过物体的边缘而发生衍射的结果。

刮胡须刀片的阴影模糊不清，是刀片边缘衍射的结果，“泊松亮斑〞的形成也是小圆板边缘衍射的结果；游标卡尺两测脚间的狭缝的尺寸，虽然可达光波波长的几百倍(数量级比为10-4m比10-7m)，仍然能看到明显的衍射条纹，也是由于光在卡尺两测脚的边缘发生衍射的结果。

光的衍射(高中物理教学课件)

祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时20分57秒
单缝衍射
一.光的衍射
1.单缝衍射条纹特点： ①中央宽两边窄、中央是亮纹、明暗相间 ②波长一定时，单缝越窄，中央亮纹越宽 ③缝宽一定时，波长越大，中央亮纹越宽 ④白光的单缝衍射条纹中央为亮纹且外侧呈红色,两侧边缘为彩色条纹．这是衍射中的色散现象。
一.光的衍射
红光单缝宽0.8mm
红光双缝间距0.18mm
例4.在单缝衍射实验中,下列说法不正确的是( B )
A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
典型例题
例5.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化( AD) A.这里应用的是光的衍射现象 B.这里应用的是光的干涉规象 C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
05.光的衍射图片区
问题：什么是波的衍射现象？答：波能够绕过障碍物继续传播的现象。注意：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的一种现象
问题：产生明显衍射现象的条件是什么？答：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。注意：要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到.
但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑，这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。后人为了纪念这个有意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称为阿拉果亮斑。

【高中物理】高中物理知识点：光的衍射

【高中物理】高中物理知识点：光的衍射光的衍射：1.定义：当光照射到小孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象，叫做光的衍射现象2.明显衍射条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多．甚至比光的波长还要小3.形成原因：光的衍射是相干光波叠加的结果，当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时，小孔处可以看成许多点光源，障碍物的边缘也可看成许多点光源(惠更斯原理)。

这些点光源是相干光源，发出的光相干涉，在光屏上形成明暗相间的条纹衍射图样及条纹特征：单缝衍射圆孔衍射圆板衍射①单缝衍射条纹的分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同。

用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央亮条纹最宽最亮。

用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中间的色光是紫光，最远离中间的色光是红光。

②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。

③缝变窄，通过的光能变少，而光能分布的范围变宽，所以亮纹的亮度降低①衍射图样中，中央亮圆的亮度最大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时得到的图样也不一样，如果用单色光照射时，中间为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环。

如果用白光照射时，中间亮圆为白色，周围是彩色圆环。

②中央是大且亮度最大的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。

③只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。

在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象??圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。

④用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。

⑤白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。

⑥圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱①圆板阴影区的中央有个亮斑??泊松亮斑。

光的衍射ppt课件上课解析

三、圆孔衍射
光沿直线传播
1、孔较大时—— 屏上出现光斑，但边缘有些模糊. 光的衍射
A S
B
三、圆孔衍射
光沿直线传播
2、孔减小时—— 屏上出现光源倒立的像
小孔成像
A S
B
三、圆孔衍射
光的衍射
3、孔较小时—— 屏上出现衍射图样。
A S
B
猜一猜：
使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上
有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列：
A．圆形光斑
答案：D→E→A→B→C
B．明暗相间的彩色条纹
C．变暗消失
D．正方形光斑
E．正方形光斑由大变小
四、圆盘衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．(阅读教材)
6、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（ A ） A．比其他色光更容易发生衍射
B．比其他可见光更容易发生干涉
C．比其他可见光更容易发生反射
D．比其他可见光更容易发生折射
7、关于衍射下列说法正确的是（ A B D） A．衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现是光的叠加的结果。
D、光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射．
例2：下面四种现象中，哪些不是光的衍射现象造成的（ C ） A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹；

光的衍射计算公式

光的衍射计算公式光的衍射是指当光波通过物体边缘或孔隙时，由于波的传播特性而产生的现象。

这种现象是光学中非常重要的一部分，对于理解光的传播和衍射规律具有重要意义。

在光的衍射中，光波在经过物体或物体表面时会发生多次反射和折射，由此产生出复杂而有规律的光学效应。

是描述这种现象的数学表达式，通过这些公式可以准确地预测光波的衍射行为。

光的衍射计算公式主要包括菲涅尔衍射公式、菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式等，这些公式从不同的角度描述了光波在经过边缘或孔隙时的衍射模式。

其中，菲涅尔衍射公式是最基本的描述光波衍射的数学模型，通过该公式可以计算出光波在不同距离处的强度分布。

而菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式则更加全面地描述了光波在衍射过程中的传播规律，可以用于计算更复杂的衍射情况。

光的衍射计算公式在实际应用中有着广泛的用途，例如在光学成像、激光加工、光学通信等领域都会用到这些公式来优化设计和预测光学系统的性能。

而在科学研究中，研究光波的衍射行为也是一项重要的课题，通过观察和计算光波衍射的特征可以更深入地了解光学现象的本质和规律。

通过对光的衍射计算公式的研究，人们不仅可以更好地理解光的传播规律，还可以利用这些公式来设计更高效、更稳定的光学系统。

本文将深入探讨光的衍射计算公式的原理、应用和发展趋势，希望能为相关领域的研究者提供有益的信息和思路。

首先，我们将从光的衍射现象的基本原理入手，介绍衍射是如何产生和传播的。

光波在经过边缘或孔隙时会发生不同程度的偏折和干涉，这导致了光的衍射现象。

菲涅尔衍射公式是描述这一现象的最基本模型，通过这个公式可以计算出光波在不同位置的相位差和干涉效应，进而推导出光的衍射模式。

菲涅尔衍射公式是光的衍射计算公式的基础，也是其他衍射公式的基础。

接着，我们将介绍菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式，这是一个更加复杂和全面的光的衍射计算模型。

菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式可以描述光波在不同介质中传播时的折射和反射过程，进而计算出光波在某一点的光程差和相位变化。

2024年高中物理新教材讲义：光的衍射

5光的衍射[学习目标] 1.知道光的衍射现象，了解产生明显衍射现象的条件(重点)。

2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。

一、光的衍射1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。

这就是光的衍射现象。

2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。

3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。

有同学说：“光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，光不再发生衍射现象”，这种说法对吗？答案不对。

衍射现象是一定会发生，大光斑说明光是沿直线传播的，衍射现象不明显，但大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的。

三种衍射图样的特点：1．单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。

(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。

2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。

如图所示。

(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。

(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。

(3)用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。

(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。

3．圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

衍射图样如图所示。

(2)中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。

(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。

光的衍射ppt

激光束调节狭缝宽窄
像屏
取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏．
（1）单缝衍射
光的衍射
单缝衍射条纹的特征 1、中央亮纹宽而亮． 2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
障碍物或孔的尺寸和光的波长相差不多或比波长小
3、衍射图样及特点：（1）单缝衍射：
一、光的衍射
光绕过障碍物继续传播的现象。 1、定义： 2、产生条件：障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长小 3、衍射图样及特点：（1）单缝衍射： a.单色光:两侧为明暗相间但不等距的条纹（往外间距
减小，亮度减弱)，中央为最亮最宽的条纹。
不同色光的单缝衍射
光的衍射
单缝衍射规律
1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．
2、单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大． 3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．
一、光的衍射
光绕过障碍物继续传播的现象。 1、定义： 2、产生条件：
A、条纹与原来一样，只是亮度减半 B、屏上出现与缝等宽的一条亮斑
C、屏上一片模糊
D、出现和原来不一样的明暗相间的条纹
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
（3）圆屏衍射
泊松亮斑
衍射图样及特点：
明暗相间的间距不等的同心圆环，往外间距逐渐减小，且中心有一亮斑（泊松亮斑）。
探究不同缝宽的单缝衍射实验
二、光的衍射和光的干涉的区别与联系
1 、干涉的同时伴随着衍射现象的产生

大学物理第12章光的衍射

大学物理第12章光的衍射
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光的衍射现象
第一章
光的衍射定义
光的衍射是由于光波的波动性，当光波遇到障碍物时，光波发生绕射、反射、折射等现象，使得光波的传播方向发生变化。
光的衍射定义：光在传播过程中遇到障碍物时，发生偏离直线方向传播的现象。
光的衍射分类
光的衍射可以分为两类：菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。
菲涅尔衍射是指光波在障碍物的边缘发生绕射的现象，夫琅禾费衍射是指光波通过小孔或狭缝时发生衍射的现象。
光的衍射现象举例
彩虹当太阳光通过雨滴时，由于水滴的衍射作用，形成了彩虹。星光的闪烁夜空中星星发出的光在穿过大气层时，由于大气的密度和温度变化，使得星光发生衍射，产生了闪烁现象。光学仪器成像光学仪器如望远镜、显微镜等在成像过程中，光波通过透镜和小孔等光学元件发生衍射，最终在像面上形成清晰的图像。
光学信息处理
利用干涉和衍射原理可以对光学信息进行调制、滤波、成像等处理，实现快速、准确的光学信息传输和处理。
光学仪器设计
干涉和衍射原理被广泛应用于光学仪器设计，如望远镜、显微镜等，以提高成像质量和分辨率。
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多缝干涉与衍射
第五章
多缝干涉与衍射实验装置
光源狭缝装置屏幕光阑选择稳定的单色光源，如激光，以产生清晰的光束。放置于狭缝装置的另一侧，用于接收和观察干涉和衍射图样。设置多个平行且等间距的狭缝，用于产生干涉和衍射现象。用于限制光束的宽度，以控制干涉和衍射图样的清晰度。