6.5 光的衍射(一)
光的衍射 课件
③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．
2．光的偏振
偏振现象
只有沿偏振片的“透振”方向“振动的光波才能通 过偏振片”
结论
偏振现象表明，光是一种横波
(1)自然光通过偏振片后，得到偏振光
偏振光的形成 (2)自然光在介质表面反射时，反射光和折射光都是
偏振光
偏振现象的应用
(1)照相机镜头前装一片偏振滤光片 (2)电子表的液晶显示
问题探索 ◆想一想 问题1 用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平 行于日光灯，眼睛透过狭缝观察日光灯，会看到什么现象？改变狭缝 的宽度，观察到的现象有何变化？
【答案】 D
3．以下哪些现象可以说明光波是横波( )
A．光的干涉
B．光的偏振
C．光的色散
D．光的反射
【解析】 光的干涉表明光的波动性，即光是一种波，选项A 错；光的偏振表明光是横波，因为只有横波能发生光的偏振现象，选 项B正确；光的色散可表明光是单色光还是复色光，选项C错误；光 的反射不能说明啥问题，选项D错误．
【答案】 B
5 新视点·名师讲座 1．单缝衍射
三种衍射现象的比较
(1)概念：一束光照射到狭缝上，若狭缝的宽度与光的波长相差 不大，或比波长小，则在光屏上呈现明暗相间的条纹．如图所示．
(2)图样特点：中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等， 越靠外，条纹间距越小．
高考光的衍射知识点
高考光的衍射知识点光的衍射是光波在经过一定障碍物后发生偏折和扩展的现象。
这一现象在高考物理中属于较为复杂和深入的知识点，需要掌握一定的理论和实践技巧。
本文将介绍光的衍射的一些基本知识点和应用。
一、光的波动性和衍射现象光既具有粒子性，又具有波动性。
当光波遇到障碍物时，发生衍射现象。
光的波动性使得光可以经过细小缝隙或者射向物体的边缘，从而产生各种衍射现象。
光的波动性可以帮助我们解释光的干涉、衍射和散射等现象，这些现象在现实生活中随处可见。
二、衍射的条件光波要发生衍射，需要满足一定的条件。
首先，光的波长必须与障碍物的尺寸相当或者比障碍物的尺寸大。
其次，光波必须以直线传播，并遇到有限尺寸的障碍物。
最后，观察者对衍射光的位置和强度都有一定要求。
三、单缝衍射当光波通过一道很窄的缝隙射向屏幕时，会出现单缝衍射现象。
这时，光波会传播到达前方的屏幕上，形成一组交替出现的明暗条纹。
这些条纹称为干涉条纹，其间隔和亮暗程度与缝隙的宽度和光的波长有关。
通过分析干涉条纹的出现和变化，可以推测出光波的波长和缝隙的宽度。
四、双缝衍射在实际应用中，常常通过双缝来研究光的衍射现象。
双缝衍射可以帮助我们更好地理解光的波动性质。
当光波通过双缝射向屏幕时，会在屏幕上形成一组交替出现的亮暗条纹。
这些条纹与缝隙的间距和宽度、光波的波长以及光源到缝隙的距离等因素密切相关。
通过观察和实验，可以得到一些与衍射现象相关的公式，如夫琅禾费衍射公式等。
五、光的衍射应用光的衍射不仅在物理学研究中具有重要意义，也在实际生活和工程技术中得到广泛应用。
例如，用于制造CD、DVD、薄膜等光盘介质的激光技术、天文学中的天线衍射等等。
光的衍射还有助于研究和开发更为先进的光学仪器和材料。
总结：光的衍射是一门复杂而深入的物理学知识，掌握了它可以帮助我们更好地理解光的波动性质和光学现象。
通过学习光的衍射，我们可以更好地理解光的行为并应用于实践中。
希望这篇文章对大家理解和学习光的衍射有所帮助。
《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。
6.5 夫琅禾费圆孔衍射和圆环衍射
12
二、圆环的夫琅禾费衍射
实验装置如下图所示
R1
R2
L1
L2
S*
物理科学与信息工程学院 13
I3 A32 0.0016 I0
物理科学与信息工程学院 5
夫琅和费圆孔衍射图样中央是一很亮的圆斑,集中了衍射 光能量的83.8%, 通常称为艾里斑.因为夫琅禾费圆孔衍射的 光强分布，首先由英国天文学家艾里（S. G. Airy,18011892)导出的。它的中心是点光源的几何光学像。
圆孔的夫琅禾费衍射 照片
IP
I0
(1
2)
J
2
(2m2 m2
)
2
J1
(2m1 m1)来自 2.
R2 / R1
I I0
1.0
0,0.5,0.8
R1
R2
R1 R2
0
圆环的夫琅和费衍射光强分布
sin
本节结束 14
物理科学与信息工程学院 1
一、夫郎禾费圆孔衍射
夫郎禾费衍射属于远场衍射。夫郎禾费圆孔衍射装置 图如下图所示。
L1
L2
S*
D
衍射图样的中央是一个亮斑。 外围有一系列明暗相间的同心圆 环。各亮环的强度由中央向外边 缘逐渐变小。
物理科学与信息工程学院 2
根据惠更斯—菲涅耳原理，采用积分法可以推导在 平行光垂直入射时，夫琅禾费圆孔衍射的光强分布公 式，由于推导过程较繁琐，因此在此只给出结果。
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34分12秒
典型例题
例6.一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝，有一频率单一的红 光通过两窄缝在与薄板平行的屏上呈现明暗相间的间隔均匀的红 色条纹，若将其中一窄缝挡住让另一缝通过红光，则在屏上可观 察到（ B ） A．明暗与原来相同，间隔均匀的红色条纹 B．明暗与原来不相同，间隔不均匀的红色条纹 C．一条红色的条纹 D．既无条纹，也不是一片红光，而是光源的像 例7.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所 看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从1mm逐渐变小 时,所看到的四个图像的顺序是 bacd .
答：平时缝、孔的宽度或障 碍物的尺寸比波长大得多， 所以不能观察到明显的衍射 现象。
问题：如何才能让光产生明 显衍射？
一.光的衍射
1.单缝衍射
实验装置： 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝， 缝后放一个光屏。用单色平行光照 射狭缝 实验现象： 当缝比较宽时，光沿着直线通过狭 缝，在屏上产生一条与缝宽相当的 亮条纹。 当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮 度有所降低，但是宽度反而增大了， 而且还出现了明暗相间的条纹。 缝越小，衍射现象越明显。 实验结论：光能够绕过障碍物继续 传播。光的衍射现象说明光是波。
二.X射线衍射与双螺旋
二.X射线衍射与双螺旋
典型例题
例1.用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光
屏上得到衍射图形，它们的特征是（ B ）
A．用小圆盘中央是暗的，用小圆孔中央是亮的 B．中央均为亮点的同心圆形条纹 C．中央均为暗点的同心圆形条纹 D．用小圆盘中央是亮的，用小圆孔中央是暗的
例2.(多选)关于光的衍射现象,下面说法正确的是（ AC）
实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄， 亮度将增加。光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。它是由 许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。在一块很平 的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透 光，未刻的部分相当 于透光的狭缝，这样 就做成了透射光栅。 如果在高反射率的金 属上刻痕，就可以做 成反射光栅。
高二物理光的衍射1
光的衍射 -----单缝衍射
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 ．
激
光
束
调节狭
像
缝宽窄
屏
半文不白，【长久】ｃｈáｎɡｊｉǔ形时间很长； 【参军】ｃāｎ∥ｊūｎ动参加军队。 【冰柜】ｂīｎɡɡｕì名电冰柜的简称。参加建设：这项工程有十几
3、白光的单缝衍射条纹为中央为白色，两 侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内 侧为紫色．
光的衍射 -----小孔衍射
A S
1、孔较大时，屏上 出现清晰的光斑。
Bห้องสมุดไป่ตู้
2、孔较小时，屏上出现 衍射花样：中央为亮点， 旁边为明暗圆环。
光的衍射 -----障碍物的衍射
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．
钢针的衍射
圆板衍射
一切波都能发生衍射，通过衍射把能量 传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是： 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
机械波的衍射一般比较明显，
如：声波的衍射 （隔墙有耳） 声波的波长 （λ）：17m-----1.7cm
光波的衍射一般不明显，（λ：0.7μm— 0.4μm)
故此时可粗略地认为：光是沿直线传播的
光的衍射 -----单缝衍射
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 -----单缝衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律： 不同缝宽的单缝衍射
不同色光的单缝衍射
光的衍射 单缝衍射规律
2024版大学物理光的衍射课件
大学物理光的衍射课件CONTENTS •光的衍射现象与基本原理•典型衍射实验及其分析•衍射光栅及其应用•晶体中的X射线衍射•激光全息与光学信息处理•总结与展望光的衍射现象与基本原理01光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。
包括菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射等。
衍射是光波遇到障碍物后产生的偏离直线传播的现象，而干涉是光波叠加产生的加强或减弱的现象。
衍射现象的定义衍射的种类衍射与干涉的区别光的衍射现象惠更斯-菲涅尔原理惠更斯原理介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，即可作为新波源产生球面次波，其后任意时刻这些子波的包迹面就是新的波面。
菲涅尔原理在光传播的过程中，光波前上的每一点都可以看作是新的光源，发出球面次波，这些次波在空间中相遇并相互叠加，形成新的光波前。
惠更斯-菲涅尔原理的意义解释了光的衍射现象，并为波动光学的发展奠定了基础。
03基尔霍夫衍射公式的应用用于计算各种衍射现象的振幅和相位分布，如单缝衍射、双缝干涉等。
01基尔霍夫衍射公式的表达式描述了光波在衍射屏上的振幅分布与观察屏上的振幅分布之间的关系。
02公式中各物理量的含义包括衍射屏上的复振幅分布、观察屏上的复振幅分布、光源到衍射屏的距离、衍射屏到观察屏的距离等。
基尔霍夫衍射公式典型衍射实验及其分析02单缝衍射实验装置与原理01通过单缝的衍射实验，可以观察到光波通过狭窄缝隙后的衍射现象。
实验装置包括光源、单缝、屏幕等部分。
当单色光波通过宽度与波长相当的单缝时，会在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹。
衍射条纹特点02单缝衍射条纹呈现中间亮、两侧暗的特点。
亮条纹的间距随着衍射角的增大而减小，暗条纹则相反。
条纹间距与单缝宽度、光波长以及观察距离有关。
衍射公式与计算03根据惠更斯-菲涅尔原理，可以推导出单缝衍射的公式，用于计算衍射条纹的位置和强度分布。
双缝干涉与衍射实验装置与原理双缝干涉与衍射实验采用双缝作为分波前装置，通过两束相干光波的叠加产生干涉和衍射现象。
高中物理：光学-光的衍射
高中物理：光学-光的衍射光的衍射是光学中的经典知识点，其在多个领域都有着广泛的应用，例如显微镜、天文望远镜等。
本文将详细介绍光的衍射的基本概念、衍射定理、夫琅禾费衍射以及常见的实验方法。
一、光的衍射的基本概念光的衍射是指光通过一个孔或者通过物体表面的缝隙后，光波会扩散成为一组新的光波，这种现象被称为光的衍射。
在光的衍射中，光波会形成一些明暗交替的区域，这些区域被称为衍射图样，其形状和孔或者缝隙的大小和形状有关。
二、衍射定理衍射定理是光学中最重要的定理之一，它是描述从一个孔或者一个光源丝的发射的光经过另一个孔或者缝隙后产生的光的波前的变化情况。
衍射定理可以用来计算衍射图案的形状，以及通过使用光的衍射图案来确定物体的大小和形状。
衍射定理的公式如下所示：sinθ = nλ/d其中，θ是衍射角，n是衍射序数，λ是光的波长，d是孔或者缝隙的宽度。
三、夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射是一种典型的衍射现象，它是一种发生在单缝或双缝上的衍射现象。
夫琅禾费衍射的衍射图样是一组纵向的亮暗条纹。
夫琅禾费衍射的公式如下所示：dsinθ = nλ其中，d是缝隙的大小，θ是衍射角，n是衍射序数，λ是光的波长。
四、实验方法实验方法是研究光的衍射现象的重要手段。
常见的光的衍射实验方法包括单缝衍射实验、双缝干涉实验、格点衍射实验等。
（1）单缝衍射实验单缝衍射实验是研究光的衍射现象的最简单的实验方法之一，它可以通过一个狭窄的孔洞使光波扩散成为一个圆形的波前来观察光的衍射现象。
（2）双缝干涉实验双缝干涉实验是研究光的干涉现象的重要实验方法，它可以通过两个狭缝使光波扩散成为一组具有干涉现象的亮暗条纹。
（3）格点衍射实验格点衍射实验是一种研究光的衍射现象的实验方法，它可以通过一个光栅来使光波扩散成为一组具有规律的亮暗条纹。
五、练习题1. 一束波长为500nm的光穿过一个宽度为0.3mm的单缝后，经过距离1m的观察屏时，其衍射图样的第五个主极大的位置距离中心线的距离是多少？参考答案：0.30mm2. 光通过一组双缝（缝距为0.1mm，缝宽为0.05mm），在距离屏幕40cm处出现了一组亮暗条纹。
光的衍射ppt
02
光的衍射理论
惠更斯-菲涅尔原理
波前相干叠加
惠更斯-菲涅尔原理是波动光学中的一个重要原理，它基于波前的相干叠加， 即波前的每一点都可以视为一个独立的子波源，这些子波源发出的子波在空 间某点处相互叠加，形成该点的总波幅。
波前干涉
当两个或多个波源的波前在空间某点相遇时，它们会相互叠加并产生干涉现 象。干涉现象表现为波前的加强或减弱，从而形成明暗相间的条纹。
衍射的分类
菲涅尔衍射
当光通过一个具有有限大小的孔或狭缝时，会发生菲涅尔衍射。菲涅尔衍射的明 暗条纹是交替出现的，且条纹间距与孔径大小有关。
夫琅禾费衍射
当光通过一个具有无限小的孔或狭缝时，会发生夫琅禾费衍射。夫琅禾费衍射的 明暗条纹是连续分布的，且条纹间距与波长和孔径大小有关。
影响衍射的因素
孔径大小
03
光的衍射实验
实验目的
探究光的波动性质
通过观察和实验，了解光的衍射现象和特点，验证光的波动性。
学习基本实验技能
通过实验操作，掌握基本的光学实验技能，如调节光学系统、观察和记录实验现象等。
了解现象背后的原理
探究光的衍射现象的原理，了解光的波动光学的基本理论。
实验原理01衍射现象 Nhomakorabea当光通过具有与波长相当的空间时，光会出现散射和传播方向的改变
光的衍射现象举例
阳光照射到树叶缝隙时，产生的衍射现象形成光斑。 在全息照相中，利用光的衍射现象可以记录并再现物体的三维图像。
光的衍射的物理意义
衍射现象是光的波 动性的表现之一。
光的衍射现象在光 学仪器、信息处理 和通信等领域有广 泛应用。
光的衍射现象说明 光具有波动性和粒 子性，是物理学中 基本概念之一。
光的衍射高中物理课件
01
海市蜃楼
由于光的折射和全反射，远处的景物在地面上形成虚像，有时也会因为
衍射而产生彩色幻影。
02
星光闪烁
星光在穿过大气层时，受到空气密度、温度等因素的影响，发生衍射和
干涉，使得星光看起来闪烁不定。
03
露珠上的彩色光环
露珠相当于一个凸透镜，阳光穿过露珠时会发生折射、反射和再折射的
光学过程，形成彩色光环。此外，露珠表面的微小结构也会导致光的衍
衍射的种类和特点
衍射分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。菲涅尔衍射是光波在近场区域的衍射，表现为光波前的弯曲；夫琅禾 费衍射是光波在远Байду номын сангаас区域的衍射，表现为明暗相间的衍射图样。
衍射光栅的原理和应用
衍射光栅是一种具有周期性结构的光学元件，能够使入射光发生衍射，形成多个不同方向的光束。衍射光栅 在光谱分析、光学测量等领域有广泛应用。
分类
根据障碍物或孔的尺寸与光波长 的关系，可分为明显衍射和不明 显衍射。
衍射原理及波动性质
衍射原理
光具有波动性，遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物继续传 播。
波动性质
光波具有振幅、频率、波长等波动特性，这些特性决定了光 的衍射行为。
光源、波长与衍射关系
光源
不同光源发出的光波长不同，波长越 短，衍射现象越不明显。
通信技术中的衍射现象
在光纤通信和无线通信中，光的衍射现象会影响 信号的传输质量和范围。通过研究光的衍射特性 ，可以优化通信系统的设计和性能。
材料科学中的衍射分析
在材料科学领域，利用X射线、中子束等物质的衍 射现象，可以分析材料的晶体结构、化学成分等 信息。这对于新材料的研发和性能优化具有重要 意义。
单缝衍射实验
光的衍射(教学课件)(完整版)
)
A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是明条纹比原来暗些
B.与原来不相同的明暗相间的条纹,而中央明条纹变宽些
C.只有一条与缝宽对应的明条纹
D.无条纹,只存在一片红光
答案:B
考点二：光的干涉和衍射的比较
解析:双缝为相干光源的干涉,单缝为光的衍射,且干涉和衍射的图样
不同。衍射图样和干涉图样的异同点:中央都出现明条纹,但衍射图样
（1）孔较大时——屏上出现清晰的光斑
ASLeabharlann 几乎沿直线传播学习任务一：光的衍射
4.圆孔衍射
（2） 孔较小时—
—屏上出现衍射花
样（亮暗相间的不
等间距的圆环，这
些圆环的范围远远
超过了光沿直线传
播所能照明的范围）
以中央最亮的光斑为圆心的逐
渐变暗的不等距的同心圆
学习任务一：光的衍射
4.圆孔衍射
（3）圆孔衍射图样的两个特点
答案:A
考点二：光的干涉和衍射的比较
解析:干涉条纹是等间距的条纹,因此题图a、b是干涉图样,题图c、d
是衍射图样,故A项正确,B项错误;由公式Δx=
λ可知,条纹宽的入射光
的波长长,所以题图a图样的光的波长比题图b图样的光的波长长,故C项
错误;图c的衍射现象比图d的衍射现象更明显,因此题图c图样的光的波
中央明条纹较宽,两侧都出现明暗相间的条纹,干涉图样为等间隔的明
暗相间的条纹,而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹,且亮度
迅速减弱,所以选项B正确。
祝你学业有成
2024年5月2日星期四1时48分21秒
S
学习任务一：光的衍射
2.光的明显衍射条件
大学物理光的衍射
汇报人：XX
01
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04
05
06
光的衍射是指光在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播的现象。
光的衍射是光的波动性的表现，与光的干涉、反射等现象一起构成了光的传播规律。
光的衍射现象在光学、物理学、天文学等领域有着广泛的应用。 光的衍射现象的发现，为光的波动说提供了有力的证据，推动了光学的发展。
单缝衍射：光通过单缝时，形成明暗相间 的条纹
双缝干涉：光通过双缝时，形成明暗相间 的条纹
薄膜干涉：光通过薄膜时，形成彩色的条 纹
光栅衍射：光通过光栅时，形成彩色的条 纹
菲涅尔衍射：光通过菲涅尔透镜时，形成 彩色的条纹
光子衍射：光子通过狭缝时，形成明暗相 间的条纹
光的衍射：光在传 播过程中遇到障碍 物时，会发生衍射 现象
衍射图样：单缝衍 射图样是明暗相间 的条纹，条纹间距 与狭缝宽度有关
单缝衍射的条纹间距与狭缝 的宽度、光的波长和观察屏 的距离有关。
单缝衍射是光的衍射现象之 一，当光通过狭缝时，会在 其后形成明暗相间的条纹。
单缝衍射的条纹亮度与狭缝 的宽度和光的强度有关。
单缝衍射的条纹形状与狭缝 的形状有关，可以是直线、
光的波动性：光 波在传播过程中 具有周期性和振 幅变化的特点。
干涉现象：当两 束或多束相干光 波相遇时，它们 在空间某些区域 会相互加强或减 弱，形成明暗相 间的干涉条纹。
双缝干涉实验： 通过双缝干涉实 验可以观察到明 暗交替的干涉条 纹，证明了光波
的波动性。
干涉条件：只有 相干光波才能产 生干涉现象，而 相干光波需要满 足频率相同、振 动方向相同和相 位差恒定等条件。
曲线或折线等。
光学仪器制造：利用 单缝衍射现象制造各 种光学仪器，如望远 镜、显微镜等。
光的衍射ppt课件完整版
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。
光的衍射现象
观察比较方便，但定量计算却很复杂（需完成复杂 的Fresnel积分）。
2.Fraunhofer衍射（远场衍射）
光源和光屏到障碍物或孔隙的距离可以认为是无限远 的，即实际上使用的是平行光束。比Fresnel衍射更重 要。
L2
L1பைடு நூலகம்
S
o
Fraunhofer衍射可通过使用简单实用的方法——半波带 法得到重要而近似准确的结果。
a
a
2
U ( ) C eikr dx
a
2
C eikxsin dx
a
C
eikx sin
ik sin
x a
|2
x a 2
2
2
C
1
ika sin
ika sin
[e 2 e 2 ]
ik sin
C 1 2i sin( ka sin )
ik sin
2
2C
sin(
ka
sin
2
)
ac
sin
k sin
d
在光孔和接收范围满足傍轴条件情况下， 0 0，
r r0 （场点到光孔中心的距离）
U (P) i U 0(Q)eikrd
r0 (0 )
三、衍射现象的分类
分类的标准——按光源和考察点（光屏）到障 碍物距离的不同进行分类。
1 Fresnel衍射（近场衍射）
障碍物（孔隙）距光源和光屏的距离都是有限的，或 其中之一是有限的。
A
(b) n为偶数
半波带法中的振动矢量图
A(P0 )
1 2
[ A1
(1)n1
An
]
讨论：1）自由传播情形，整个波前裸露
f (n ) 0,从而An 0
光的衍射 课件
一、光的直线传播是一种特殊情况
光的直线传播是一种特殊情况,具体从以下两个方面去理解: 1.多数情况下,光照到较大的障碍物或小孔上时是按沿直线传 播的规律传播的,在它们的后面留下阴影或光斑。如果障碍物、缝 或小孔都小到与照射光的波长差不多或更小时,光就表现出明显的 衍射现象,在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环。 2.光是一种波,衍射是它基本的传播方式,但在一般情况下,由于 障碍物都比较大(比起光的波长来说),衍射现象很不明显。光的传 播可近似地看做是沿直线传播。所以,光的直线传播只是特殊情况。
二、光的双缝干涉与单缝衍射的比较
种
类
单缝衍射
双缝干涉
项目
产生 条件
只要狭缝足够小,任何光都 频率相同的两列光波相
能发生
遇叠加
不 条纹 同 宽度
条纹宽度不等,中央最宽
条纹宽度相等
点 条纹 间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度 相同点
中央条纹最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相等 干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;干涉、 衍射都有明暗相间的条纹
光的衍射
1.光的衍射现象 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。 2.常见的光的衍射现象 (1)单缝衍射:单色光通过狭缝时,在屏幕上出现明暗相间的条纹,
中央为亮条纹,中央条纹最宽最亮,其余条纹变窄变暗;白光通过狭缝 时,在屏上出现彩色条纹,中央为白色条纹。
类型 光的衍射现象
【例题】在单缝衍射实验中,下列说法中正确的是( ) A.将入射光由黄色换成绿色,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
光的衍射课件1
在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向.
据此可以判断某种波是横波，还是纵波？
在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在 同一直线上，在横波中，各点的振动方向总与波的 传播方向垂直，据此可以判断某种波是横波，还是 纵波？ 不同的横波振动 机械横波与纵波的区别 方向可能不同 机 械 波 穿 过 狭 缝
三、圆孔衍射
光沿直线传播 光的衍射
1、孔较大时—— 屏上出现光斑，
但边缘有些模糊.
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
பைடு நூலகம்
B
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．
泊松亮斑
光照到不透明的 小圆板上，形成明暗 相间的间距不等的同 心圆环，在屏上圆板 的阴影中心，有一个 亮斑，这个亮斑叫 “泊松亮斑”
五、衍射光栅
单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央条 纹较远处的条纹亮度也很低，不能达到实用要 求。 实验表明，增加狭缝的个数，衍射条纹的 宽度将变窄，亮度将增加。 • 衍射光栅是由许多等宽 的狭缝等距离的排列起来 形成的光学仪器。可分为 透射光栅和反射光栅。
一、横波的偏振现象
1、定义：偏振现象------在垂直于传播方向的平面上，只沿着一 个特定的方向振动的波叫波的偏振现象 .
2、只有横波才有偏振现象 3、纵波不发生偏振现象
图一中是一列横波. 当这列横波穿过两个带有狭缝的 木板时, 狭缝的方向与波的振动方向 相同,这时横波可以穿过. 当我们将后一块木板旋转900以后,我 们发现这时横波就不能再通过了.我们 把这种现象称为横波的偏振现象. 图二中，是一列纵波. 我们以这列纵波的传播方向 为轴，无论我们怎么旋转第二块 木板，这列纵波都能通过．也就 是说纵波不发生偏振现象.
光的衍射 课件
种类 项目
单缝衍射
双缝干涉
产生条件 只要狭缝足够小，任何光
不
都能发生
同
条纹宽度 条纹间距
条纹宽度不等，中央最宽 各相邻条纹间距不等
点
亮度 中央条纹最亮，两边最暗
频率相同的两列光 波相遇叠加 条纹宽度相等 各相邻条纹等间距 条纹清晰，亮度基 本相等
相 成因 都有明暗相同的条纹，条纹都是光波叠加时加
同
3．光的偏振 (1)偏振现象： ①自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包 含着在垂直于传播方向上沿 一切方向振动的光，而且沿各 个方向振动的光波的强度 都相同，这样的光叫做自然光。 ②偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方 向沿着偏振片的 透振方向，即在垂直于传播方向的平面上， 只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光。自然光 在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是 偏振 光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
偏振光
光的 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
来源
光的 振动 方向
在垂直于光的传播方向 的平面内，光振动沿所 有方向，且沿各个方向 振动的光强度都相同
在垂直于光的传播方向的 平面内，光振动沿某一特 定方向(与起偏器的透振方 向一致)
2．偏振光的产生方式 (1)自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折 射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也会变化。自 然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适， 使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折 射光都是偏振光，且是完全偏振光，偏振方向相互垂直。
③只有横波才有偏振现象。 (2)偏振现象在生产生活中的应用： ①摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜 头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方 向垂直，阻挡了反射光进入镜头。 ②电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相 垂直的 偏振片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性， 特别是对偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转90°，利 用这种特性控制光通过或不通过，从而显示数字的形状。
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大学物理
第一版
6.5 光的衍射
3 光强分布
k 干涉相消（暗纹） 2 b sin (2k 1) 干涉加强（明纹） 2
b sin 2k
I
3 2 b b
b
o
b
2
b
3
b
sin
11
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6.5 光的衍射
S
L1
R
L2
f
P
x
3 sin 1.5 10 3 rad 2a
p
A
x
半波带数为： 2k+1=3 (3)中央明纹宽度为
x 2 f
a
B
单缝
f
E
o
I
a sin
a 5000 1010 2 1 0.5 10 3 2 10 3 m
1.5
o
2
25
大学物理
b sin 2k
13
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6.5 光的衍射
(1)第一暗纹距中心的距离
x1 f
b
f
R
第一暗纹的衍射角
L
P
b
1 arcsin
b
f
o
x
14
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6.5 光的衍射
第一暗纹的衍射角
1 arcsin b b增大， 1减小 0, 1 0 b 一定 光直线传播 π b减小， 1增大 b , 1 2 衍射最大
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第6章 波动光学
大学物理电子教案
波动光学(4)
6.5 光的衍射(一)
1
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6.5 光的衍射
一
光的衍射现象 (FLASH)
光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得 不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形 成明暗变化的光强分布的现象
2
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6.5 光的衍射
菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射
dS dE( p) C F ( ) cos[ t 0 (dS)] r 2r
菲涅耳衍射积分公式：
2r dS E ( p) dE( p) C F ( ) cos[ t 0 (dS)] r S S
S
n θ
r p
7
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(5)入射光非垂直入射时光程差的计算
Δ DB BC
b
D
A
C
b(sin sin )
B
（中央明纹向下移动）
21
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6.5 光的衍射
Δ BC DA
A
b(sin sin )
D
C
b
B
（中央明纹向上移动）
22
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6.5 光的衍射 例1 用单色平行可见光，垂直照射到缝宽为a=0.5mm的单缝 上，在缝后放一焦距f=1m的透镜，由在位于焦平面的观察屏 上形成衍射条纹，已知屏上离中央纹中心为1.5mm处的P点为 明纹，求：
(1)入射光的波长； (2)P点的明纹级和对应的衍射角，以及此时单缝波面可 p 分成的半波带数；
(3)中央明纹的宽度。
A
x
B
单缝
23
a
o
f
E
Байду номын сангаас
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6.5 光的衍射
解：(1) 对P点，由
x 1.5 103 tg f 1 1.5 103
2a sin 2atg 2k 1 2k 1
第一版
本章目录 选择进入下一节：
6.0 教学基本要求 6.1 几何光学简介
6.2 光波及其相干条件
6.3 光程与光程差 6.4 光的干涉 6.5 光的衍射 6.6 光的偏振
第6章 波动光学
26
O
3
2 b b 3 f 2 f b b
b
x
I
sin 当 较小时，
x f
b f b
o
b f b
2
2
f b
b
3
sin
b
3
f b
x
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6.5 光的衍射
讨论
k 干涉相消（暗纹） 2 b sin (2k 1) 干涉加强（明纹） 2
s 子波在 P 点引起的振动振幅 并与 有关 r
5
波为什么不向后传播.
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6.5 光的衍射
e
S
S：
r
P
*
t 时刻波阵面
(子波波源)
S ：波阵面上面元
S
菲涅耳指出
波场中各点的强度由各子波在
该点的相干叠加决定.
6
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6.5 光的衍射
惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式
菲涅耳衍射
S
夫琅禾费 衍射
P
缝
缝
光源、屏与缝相距有限远
光源、屏与缝相距无限远
3
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6.5 光的衍射
在夫 实琅 验禾 中费 实衍 现射
R
L1
L2
P
S
4
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6.5 光的衍射
二
惠更斯-菲涅耳原理
S：
e
S
t 时刻波阵面
(子波波源)
r
P
*
S ：波阵面上面元
S
菲涅耳原理: 不能解释为什么出现衍射条纹，更 不能计算条纹的位置和光强的分布，也无法解释
b一定， 越大， 1越大，衍射效应越明显.
15
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6.5 光的衍射
(2)中央明纹
（
的两暗纹间） k 1
角范围 sin b b 线范围 f x f b b
中央明纹的宽度
l0 2 x1 2
b
f
16
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6.5 光的衍射
BC b sin k (k 1,2,3,) 2
：向上为正，向下为负）
9
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6.5 光的衍射
R
A
A1
A2
C
L
P
Q
B
/2
BC b sin k o 2 （ k 个半波带）
b sin 0 中央明纹中心 b sin 2k k 干涉相消(暗纹) 2 k 个半波带 2 b sin (2k 1) 干涉加强(明纹) 2k 1 个半波带 2 b sin k （介于明暗之间） (k 1,2,3,) 2
l k 1 f k f
b sin 2k
f
b
除了中央明纹外其 它明纹的宽度
19
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6.5 光的衍射
(4)单缝衍射的动态变化 单缝上下微小移动，根据透镜成像原理衍射 图不变 .
R
f
o
单缝上移，零 级明纹仍在透 镜光轴上.
20
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6.5 光的衍射
6.5 光的衍射
三
单缝衍射
1 实验 1）装置
2）实验现象(flash) •明暗相间的平行于单缝衍射条纹； •中央明纹明亮且较宽； •两侧对称分布着其它明纹。
8
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2 菲涅耳波带法 (flash)
6.5 光的衍射
夫 琅 禾 费 单 缝 衍 射
R
b
A
衍射角
L
f
P
Q
o
B C
b sin
（衍射角
单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？
17
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6.5 光的衍射
入射波长变化，衍射效应如何变化？
越大， 1越大，衍射效应越明显.
18
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6.5 光的衍射
(3)条纹宽度（相邻条纹间距）
k 干涉相消（暗纹） 2 b sin (2k 1) 干涉加强（明纹） 2
当θ 很小， tgθ ≈sinθ ≈θ 由单缝衍射公式可知
当k=1时，λ =5000A0
当k=2时，λ =3000 A0
在可见光范围内，入射光波长为λ =5000A0。
x f tg f sin f (2k 1) / 2a
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6.5 光的衍射
(2)P点为第一级明纹，k=1