单缝衍射
单缝衍射
5 、关于衍射下列说法正确的是 ABD
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 B．双缝干涉中也存在着光的衍射现象 C．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 D．一切波都可以产生衍射
6 、用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当 圆孔的直径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位于遮光
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
光的衍射
一、单缝衍射
二、圆孔衍射 三、圆屏衍射
1 衍射图样：明暗相间的不等距的同
心圆环，中心有一个亮斑 （泊松亮斑）
2 衍射条件：屏的尺寸接近波长或
比波长还要小
五 小结
1 、光在没有障碍物的均匀介质中，直线传播。 2 、在孔或障碍物的尺寸比波长差不多或还 小，光就发生衍射。 3 、 光的衍射并没有否定光的直线传播，而是 指出了它的适用范围和它的局限性。 4、缝、孔或障碍物的尺寸可以跟光的波长相
10：观察实验回答下列问题
1.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧 靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处 的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝 都要平行于狭缝),可以看到 【C】 A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹 C.彩色的直条纹 D.彩色的弧形条纹.
薄膜干涉 折射色散
C太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
D眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
E眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围 有彩色花纹
2、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是 D A与光的双缝干涉图样相同 B各亮条纹的宽度不同而亮度相同 C各亮条纹的宽度相同而亮度不同 D中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮
3 、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．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔 时中央是亮的 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．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔 时中央是暗的
单缝衍射
I
λ
b
−3
λ
b
−2
λ
b
−
o
λ
b
2
λ
b
3
λ
b
sinθ
⑵ 明纹宽度 的两暗纹间） 中央明纹宽度 （ k = 1 的两暗纹间） λ 干涉相消（暗纹） b sin θ = ± 2 k = ± k λ 干涉相消（暗纹）
第一暗纹距中心的距离： 第一暗纹距中心的距离：
2 λ b sin θ = ± ( 2 k + 1) 2
D
A
C
D
A
C
θ
b
B
B ∆ = DB + BC =b(sinθ + sinϕ) ∆ = BC − DA =b(sinθ − sinϕ) 中央明纹向下移动） 向下移动 中央明纹向上移动） 向上移动 （中央明纹向下移动） （中央明纹向上移动）
ϕ
例1 如图， 一雷达位于路边 15m 处，它的射束与公 如图， 15o角.假如发射天线的输出口宽度 b = 0 . 10 m ， 路成 发射的微波波长是18mm 发射的微波波长是18mm ，则在它监视范围内的公路长 度大约是多少？ 度大约是多少？ 解：将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝， 将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝， 衍射波能量主要集中在中央明纹范围内. 衍射波能量主要集中在中央明纹范围内.
bsin θ 半波带数 N = λ2 可为整数（偶数、奇数），也可为非整数。 ），也可为非整数 N可为整数（偶数、奇数），也可为非整数。
BC = b sinθ = 2(λ 2)
R
L
θ
P
A
A 1
C
Q
A
b
B
11-07单缝衍射
11 – 7 单缝衍射
（3）条纹宽度（相邻条纹间距）
第十一章 光学
2 b sin (2k 1) 2
b sin 2k
k 干涉相消（暗纹）
干涉加强（明纹） 除了中央明纹外的其 它明纹、暗纹的宽度
l k 1 f k f
f
b
（4）单缝衍射的动态变化 单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变 .
o
2
B
/2
11 – 7 单缝衍射
第十一章 光学
单缝上波面AB 恰好能分成偶数个半波带，则在屏 上对应处将呈现为暗条纹的中心。
k=3
R
A
b
B
缝长
A
A1 A2
C
L
P
Q
o
/2
B
b sin (2k 1)
2
单缝上波面AB 恰好能分成奇数个半波带，则在屏 上对应处将呈现为明条纹的中心。
11 – 7 单缝衍射
第十一章 光学
如将单缝位置作上下小距离移动，屏上衍射 条纹不变.
例2 如图，一雷达位于路边 15m 处，它的射束与 公路成15 角. 假如发射天线的输出口宽度 b 0.10 m， 发射的微波波长是18mm ，则在它监视范围内的公路长 度大约是多少？
d 15 m
15
b
B
11 – 7 单缝衍射
第十一章 光学
例1 一单缝，宽为b=0.1 mm，缝后放有一 焦距为50 cm的会聚透镜，用波长=546.1 nm的 平行光垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处 的屏幕上中央明纹的宽度和中央明纹两侧任意 两相邻暗纹中心之间的距离．如将单缝位置作 上下小距离移动，屏上衍射条纹有何变化？ 2 f 5.46 mm 解 中央明纹宽度 x0 b 其它明纹宽度 f x 2.73 mm b
单缝衍射公式
单缝衍射公式单缝衍射公式：dsinФ=λ。
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。
如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。
光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。
光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。
如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。
如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。
简介依据光源、衍射屏（障碍物）及接收屏相对位置的不同，常将衍射分为两类，即菲涅尔衍射与夫琅和费衍射。
菲涅尔衍射光源和光屏到障碍物的距离均不是很远，并且没有使用透镜。
此时光线不是平行光，即波阵面不是平面。
这种情况是菲涅尔最早（1818年）描述的，所以称为菲涅尔衍射。
夫琅禾费衍射光源和光屏到障碍物的距离都很大，此时入射光为平行光，波面是平面，衍射光也是平行光。
这种衍射称为夫琅禾费衍射，它是夫琅禾费（J.von Fraunhofer）最早描述的（1821--1822年）。
在实验室里，我们可以很容易的用透镜使入射球面光波变成平行光，很容易实现夫琅禾费衍射的条件。
显然，菲涅尔衍射是普遍情况，夫琅禾费衍射只是它的特例。
夫琅禾费单缝衍射当衍射角θ=0时,所有衍射光线从缝面AB到会聚点0都经历了相同的光程,因而它是同位相的振动.在O点合振动的振幅等于所有这些衍射线在该点引起的振动振幅之和,振幅最大,强度最大.2.夫琅禾费单缝衍射O点呈现明纹,因处于屏中央,称为中央明纹.设一束衍射光会聚在在屏幕上某点P ,它距屏幕中心 o 点为 x,对应该点的衍射角为θ.单缝面上其它各点发出的子波光线的光程差都比AC 小.在其它位置:过B点作这束光的同相面BC,由同相面AB发出的子波到P点的光程差,仅仅产生在由AB面转向BC面的路程之间.A点发出的子波比B点发出的子波多走了AC=asin θ的光程.每个完整的半波带称为菲涅尔半波带.菲涅尔半波带法:用λ / 2 分割 ,过等分点作 BC 的平行线(实际上是平面),等分点将 AB 等分----将单缝分割成数个半波带.特点: 这些波带的面积相等,可以认为各个波带上的子波数目彼此相等(即光强是一样的).每个波带上下边缘发出的子波在P点光程差恰应的位相差为λ / 2.菲涅尔数:单缝波面被分成完整的波带数目.它满足:若单缝缝宽a,入射光波长λ 为定值,波面能被分成几个波带,便完全由衍射角决定.若m=2,单缝面,被分成两个半波带,这两个半波带大小相等,可以认为它们各自具同样数量发射子波的点.每个波带上对应点发出的子波会聚到P点, 光程差恰好为λ /2,相互干涉抵消.此时P点为暗纹极小值处.依此类推,当m=2k (k=1,2,3… )时,即m为偶数时,屏上衍射光线会聚点出现暗纹.（m为半波带的数量）当m=2k+1(k=1,2,3… )时,即m为奇数时，屏上显示的是明纹.如果对应于某个衍射角,单缝波面AB被分成奇数个半波带,分割成偶数个半波带,P 点为暗纹.分割成奇数个半波带,P 点为明纹.。
单缝衍射原理
单缝衍射原理单缝衍射是一种重要的物理现象，它是指当光线通过一个很小的缝隙时，会产生一系列明暗相间的光条纹，这一现象可以用来解释光的波动性质。
单缝衍射原理是基于赫曼-布拉格原理的，它对于理解光的传播和波动性质具有重要意义。
首先，我们来介绍一下单缝衍射的基本原理。
当一束平行光垂直射到一个宽度为a的狭缝上时，狭缝会成为一个次波源，次波源发出的次波将会与原波相干叠加，形成一系列明暗相间的衍射条纹。
这些条纹的分布规律可以用衍射公式来描述，即sinθ = mλ/a，其中θ为衍射角，m为衍射级数，λ为光波长，a为狭缝宽度。
其次，我们来探讨一下单缝衍射的特点。
单缝衍射的主要特点包括，一是衍射条纹的宽度与狭缝宽度成反比，狭缝越窄，衍射条纹越宽；二是衍射条纹的亮暗交替规律符合一定的数学关系，即相邻亮条纹和暗条纹的角距离满足一定的几何级数关系；三是衍射条纹的中央亮条纹最亮，随着衍射级数的增加，亮条纹逐渐减弱。
再次，我们来探讨一下单缝衍射的应用。
单缝衍射在光学领域有着广泛的应用，例如在显微镜和望远镜的光学系统中，由于光的衍射特性，可以提高成像的分辨率；在光栅衍射仪中，利用单缝衍射原理可以测量光的波长；在激光技术中，单缝衍射可以用来测量激光的波长和频率等。
最后，我们来总结一下单缝衍射原理的重要性。
单缝衍射原理是光学中的重要基础知识，它不仅可以用来解释光的波动性质，还可以应用于光学仪器的设计和光学测量中。
通过对单缝衍射原理的深入理解，可以帮助我们更好地认识光的本质，推动光学领域的发展。
综上所述，单缝衍射原理是光学中的重要现象，它对于理解光的波动性质和应用具有重要意义。
通过对单缝衍射原理的研究和应用，可以推动光学领域的发展，促进科学技术的进步。
希望本文能够帮助读者更好地理解单缝衍射原理，促进光学领域的学术交流和科研工作。
单缝衍射的解释 半波带
单缝衍射的解释半波带单缝衍射是一种光线通过仅有一个细缝时所发生的衍射现象。
当光线通过一个细缝时，光线将被细缝边缘的物体阻挡，然后通过狭窄的缝隙射出。
这种过程会导致光线的偏折，并在屏幕上形成一种特定的衍射图案。
单缝衍射可以用于解释和研究许多物理现象，包括光的波动性和干涉现象。
例如，通过观察光线通过细缝后的衍射图案，我们可以推断出光的波动性和波动模型，以及波动性对于光的传播和相互作用的影响。
在进行单缝衍射实验时，可以使用一束单色光照射细缝。
细缝的宽度通常远小于光的波长，因此只有很少的光通过。
当光线通过细缝后，它会发生衍射，即光线会弯曲和分散。
这样，光线就会在屏幕上形成一种干涉图案，这也称为衍射图样。
在屏幕上形成的衍射图案会显示出明暗交替的条纹。
这些条纹被称为干涉条纹，它们的分布和形状取决于细缝的宽度、光波长和观察点的位置。
干涉条纹的分布规律由菲涅尔-柯西衍射公式给出，通过这个公式我们可以计算出每个观察点上的光强度。
在衍射图案中，通常存在一个最亮的中央区域，其周围有一系列交替的暗条纹。
中央区域对应的是入射光线经过细缝后直接通过的部分，而暗条纹则代表入射光线经过衍射后发生干涉的结果。
在干涉条纹中，存在一种特殊的区域叫做半波带。
半波带是指相邻两个暗条纹之间的一段距离，在这段距离内，光强度从最大值衰减到最小值。
半波带的宽度可以用来表征光的波长和细缝的宽度之间的关系。
半波带的宽度可以通过下述公式进行计算：y = λD / a其中，y代表半波带的宽度，λ代表光的波长，D代表观察点到细缝的距离，a代表细缝的宽度。
通过观察半波带的宽度变化，我们可以推断出光的波长和细缝的宽度之间的关系。
例如，当细缝的宽度较小时，半波带的宽度将会变大，这意味着光的波长也较大。
反之，当细缝的宽度较大时，半波带的宽度将会变小，这意味着光的波长也较小。
单缝衍射的研究对于理解和应用光学技术具有重要意义。
它可以用来解释和研究光的性质和行为，并且可以应用于天文学、显微技术、激光技术等领域。
单缝衍射
R
f
o
单缝上移，零级明 纹仍在透镜光轴上.
14 – 6 单缝衍射
第十四章 波动光学
例1 如图，一雷达位于路边 15m 处，它的射束与 公路成15 角. 假如发射天线的输出口宽度 b 0.10 m， 发射的微波波长是18mm ，则在它监视范围内的公路长 度大约是多少？ 解 将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝， 衍射波能量主要集中在中央明纹范围内.
2 b sin (2k 1) 2
b sin 2k
k 干涉相消（暗纹）
干涉加强（明纹）
l k 1 f k f
f
b
除了中央明纹外的其 它明纹、暗纹的宽度
六. 单缝衍射的动态变化
14 – 6 单缝衍射
第十四章 波动光学
？
狭缝平移
14 – 6 单缝衍射
14 – 6 单缝衍射 课堂总结：
第十四章 波动光学
这节课学习了光的衍射现象中的夫琅和费单缝 衍射。通过学习，进一步了解了光的波动性，掌握 了夫琅和单缝衍射的规律，学习了一种定性—半定 量的半波带分析方法，对以后分析各种衍射现象打 下了基础，也为处理类似问题提供了思路。
14 – 6 单缝衍射
第十四章 波动光学
x f k
f
波动光学
第一暗纹的衍射角 1 arcsin
b
一定
1增大 b , 1 b 减小，
b增大， 1减小 b 0, 1 0 π
光直线传播 衍射最大
2
1越大，衍射效应越明显. b 一定，越大，
14 – 6 单缝衍射
d[cot( 15 ) cot( 15 )] 153m
光的衍射单缝与双缝衍射的条件与规律
光的衍射单缝与双缝衍射的条件与规律光的衍射是光波在通过物体边缘或孔径时发生弯曲和散射的现象。
在光的衍射过程中，单缝与双缝是两种常见的实验装置，用于观察和研究光波的衍射性质。
本文将分别介绍光的衍射单缝与双缝的条件与规律。
一、光的衍射单缝单缝衍射实验是通过一个狭缝来观察光的衍射现象。
当平行光垂直入射到一个很窄的单缝上时，光波将会在缝的边缘发生弯曲和散射。
光波经缝后将呈现出特殊的干涉图像。
光的衍射单缝的条件与规律如下：1. 单缝宽度：单缝的宽度决定了衍射现象的强度和形状。
当单缝的宽度接近光波的波长级别时，衍射现象会更为明显，衍射图样也会更加清晰。
2. 光源波长：光的波长决定了衍射的特性。
对于可见光来说，不同波长的光在经过单缝时，会产生不同的衍射图样。
短波长的光衍射图样会更加集中，而长波长的光衍射图样则会更加模糊。
3. 入射光的角度：入射光的角度也会影响单缝衍射的现象。
当入射光与单缝垂直时，衍射图样会更加对称；而当入射光与单缝的角度发生偏离时，衍射图样就会产生相应变化。
4. 观察位置：观察者的位置也会影响到衍射图样的展现。
离单缝较远的位置，衍射图样会变得更加清晰；而离单缝较近的位置，则可能会出现一些扩散和模糊的现象。
二、光的衍射双缝双缝衍射实验是通过两个相互平行且间距较小的狭缝来观察光的衍射现象。
这种实验装置可以产生出干涉条纹，反映了光的波动特性。
光的衍射双缝的条件与规律如下：1. 缝宽与间距：双缝的宽度和间距对衍射图样的形成有重要影响。
当缝宽和间距接近光的波长级别时，可以观察到明显的干涉条纹，表现出清晰的衍射现象。
2. 光源波长：光的波长决定了干涉条纹的间距和亮度分布。
对于可见光来说，不同波长的光在经过双缝时，会产生不同间距的干涉条纹。
短波长的光会产生较为密集的条纹，而长波长的光则产生较为稀疏的条纹。
3. 光的相干性：干涉条纹的清晰度与光的相干性相关。
当光的相干性较好时，干涉条纹会更加明显和清晰；反之，光的相干性较差时，干涉条纹则会变得模糊或消失。
单缝衍射原理
单缝衍射原理
单缝衍射原理是描述光线通过一个极窄的缝隙时，会产生衍射现象的物理原理。
在单缝衍射实验中，光线从一束平行光束射向一个非常细小的缝隙。
当光线通过缝隙时，会发生衍射，即光线会从缝隙两侧扩散出去，并形成一系列干涉条纹。
单缝衍射的现象可以通过惠更斯-菲涅尔原理来解释。
根据这
个原理，每个波前上的每一个点都可以看作是新的次波源，并向各个方向辐射出新的波。
当光通过一个缝隙时，每个缝隙上的点都会发射波，这些波会在远处相遇并干涉，形成干涉图案。
由于光波是波动性质，单缝衍射的干涉图案在屏幕上呈现出一系列亮暗相间、平行排列的条纹，称为衍射条纹。
这些条纹的亮暗程度与波的干涉有关，干涉的结果取决于波的各个部分之间的相位差。
根据单缝衍射的原理，缝宽越窄，条纹间距越大，干涉效果越明显；反之，缝宽越宽，条纹间距越小，干涉效果越不明显。
同时，光的波长也会影响干涉效果，波长越小，条纹间距越大，干涉效果越明显。
单缝衍射的应用非常广泛，例如在光学仪器中常用于测量光源的波长、研究光的干涉现象等。
通过研究单缝衍射原理，可以更深入地了解光的波动性质，进一步拓展光学学科的研究领域。
大学物理单缝衍射
衍射效率与影响因素
细缝宽度
01
随着细缝宽度的减小，衍射效率逐渐增加。当细缝宽度接近或
小于波长时，衍射现象更加明显。
波长
02
光波的波长越短，衍射效率越高。在可见光范围内，紫光的衍
衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物的边缘继续传播的现象 。在单缝衍射中，光波在细缝边缘发生衍射，向各个方向传播，形成明暗相间的 条纹。
光的波动方程
光的波动方程是描述光波传播规律的数学方程，其形式为： $frac{partial^2 varphi}{partial x^2} = frac{1}{c^2} frac{partial^2 varphi}{partial t^2}$。
生物医学成像技术
要点一
总结词
生物医学成像技术中，单缝衍射效应对于提高成像质量和 分辨率具有重要作用。
要点二
详细描述
在生物医学成像技术中，如X射线成像、超声成像和光学 显微镜等，单缝衍射效应对于成像质量和分辨率的影响不 可忽视。通过对单缝衍射的研究，可以优化成像系统的设 计和参数调整，提高成像的清晰度和分辨率，从而提高生 物医学诊断的准确性和可靠性。这一原理在医学影像技术 、生物科学研究等领域有着广泛的应用。
重要性及应用
单缝衍射是理解光的波动性质和衍射 现象的基础，对于后续学习光的干涉 、衍射和光学仪器等知识具有重要意 义。
在实际应用中，单缝衍射可用于光学 仪器设计、光学检测和光学图像处理 等领域，如透镜设计、光谱分析、光 学成像系统优化等。
02
单缝衍射现象
定义与实验装置
单缝衍射现象实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 观察并理解单缝衍射现象及其特点。
2. 测量单缝衍射的光强分布。
3. 应用单缝衍射的规律计算单缝宽度。
4. 探讨光的波动性。
二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或孔径时，波前发生弯曲并传播到几何阴影区的现象。
当障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相当或更小时，衍射现象尤为明显。
单缝衍射是光的衍射现象之一，当光波通过一个狭缝时，光波会在狭缝后形成一系列明暗相间的条纹，称为衍射条纹。
衍射条纹的位置和间距与狭缝宽度、光波长以及狭缝与屏幕之间的距离有关。
根据惠更斯-菲涅耳原理，单缝衍射的光强分布可以表示为：\[ I = I_0 \left( \frac{\sin^2(\theta)}{\theta^2} \right) \]其中，\( I \) 为衍射条纹的光强，\( I_0 \) 为中央亮条纹的光强，\( \theta \) 为衍射角度。
三、实验仪器1. He-Ne激光器：提供单色光源。
2. 单缝狭缝：提供衍射狭缝。
3. 光具座：固定实验装置。
4. 白屏：观察衍射条纹。
5. 刻度尺：测量衍射条纹间距。
6. 计算器：计算数据。
四、实验步骤1. 将He-Ne激光器、单缝狭缝、光具座和白屏依次放置在实验台上，确保各部分稳固。
2. 调整激光器，使激光束垂直照射到单缝狭缝上。
3. 观察并记录中央亮条纹的位置和间距。
4. 调整单缝狭缝的宽度，观察并记录不同宽度下的衍射条纹。
5. 测量不同衍射条纹的间距，并计算相对光强。
6. 利用公式 \( I = I_0 \left( \frac{\sin^2(\theta)}{\theta^2} \right) \) 计算单缝宽度。
五、实验结果与分析1. 观察单缝衍射现象：实验中观察到，当激光束通过单缝狭缝时，在白屏上形成了一系列明暗相间的条纹，即衍射条纹。
其中，中央亮条纹最为明亮，两侧的暗条纹逐渐变暗。
2. 测量单缝衍射的光强分布：通过测量不同衍射条纹的间距，可以计算出相对光强。
初三物理单缝衍射解析
初三物理单缝衍射解析物理学中的衍射现象是指当光线通过一个小孔或者细缝时发生的偏离直线传播的现象。
单缝衍射是衍射现象中最基本的一种，也是初中物理课程中的重要内容之一。
本文将对初三物理单缝衍射进行解析，以便更好地理解和应用该知识。
1. 实验原理单缝衍射实验是通过一个狭缝让光通过，在屏幕上观察到一系列明暗相间的条纹。
实验中，光线通过狭缝后会发生衍射，衍射光线在屏幕上形成干涉波的干涉图样。
2. 衍射图样特点观察单缝衍射图样，可以看到中央最亮，两侧逐渐暗淡的明暗条纹。
此外，条纹的宽度逐渐增大，暗纹和亮纹之间的距离也逐渐变宽。
这些特点与衍射现象的波动性质密切相关。
3. 衍射角在单缝衍射实验中，可以测量到一系列明暗相间的条纹。
假设光的波长为λ，狭缝的宽度为a，观察屏幕上第n级暗纹的角度为θ_n。
根据衍射光的干涉条件，可以得到如下公式：a sinθ_n = nλ这个公式描述了第n级暗纹的位置与波长、狭缝宽度以及角度之间的关系。
4. 衍射条纹的规律通过测量和分析单缝衍射实验的数据，我们可以得出以下结论：（1）当波长λ固定时，随着狭缝宽度a的增大，衍射条纹的宽度也会增大。
（2）当狭缝宽度a固定时，随着波长λ的增大，衍射条纹的宽度会减小。
（3）当波长λ和狭缝宽度a都固定时，观察到的衍射条纹与观察屏幕上的位置有关，即不同级别的暗纹出现的位置不同。
5. 单缝衍射的应用单缝衍射不仅是物理学的基础实验之一，还有许多实际应用。
（1）红外线探测器：利用红外线的特性以及单缝衍射的原理，可以制造出红外线探测器。
（2）天文观测：天文学家利用单缝衍射实验的原理，可以测量星系和行星的光谱，帮助我们了解宇宙中的物质组成。
（3）材料表面缺陷检测：通过对材料表面的单缝衍射进行观测，可以检测出材料表面的微小缺陷。
6. 总结初三物理单缝衍射是一种重要的物理现象，在实验中我们可以通过观察到的明暗条纹来分析和验证波动性质。
通过对单缝衍射的解析，我们能够更好地理解和应用该知识。
单缝衍射知识点总结
单缝衍射知识点总结1. 单缝衍射的基本原理单缝衍射是一种波动现象，它源于光波在经过狭缝或细小孔洞时受到的衍射效应。
在传统的几何光学中，光被认为是直线传播，但在实际情况下，光是一种波动，具有波动的特性。
当光波通过一个大小与波长相当的狭缝或细小孔洞时，波的传播会发生衍射，使得光波在经过狭缝后会出现一系列明暗条纹，这就是单缝衍射现象。
2. 单缝衍射的数学描述为了更准确地描述单缝衍射现象，科学家们利用数学工具进行了深入研究。
根据基本波动理论和赫曼-亨利原理，可以得到单缝衍射的数学描述。
当光波通过一个狭缝或细小孔洞时，其衍射模式可以用夫琅禾费衍射公式进行描述。
在一维情况下，夫琅禾费衍射公式可以表示为：\[I(\theta) = I_0 \left(\dfrac{\sin(\alpha)}{\alpha}\right)^2\]其中I(θ)表示在角度θ处的光强，I0表示入射光强，α表示与缝宽和波长有关的参数。
3. 实验方法为了验证单缝衍射现象并观察其特性，科学家们进行了许多实验。
最为常见的实验是利用激光光源和细小孔板进行单缝衍射实验。
在实验中，激光光源向细小孔板射出激光，细小孔板上的孔洞将激光波束分成多个小波束，形成单缝衍射的现象。
通过调整观察点的位置和观察角度，可以清晰地观察到衍射条纹的形成和特性。
4. 应用场景单缝衍射的研究不仅在物理学中具有重要意义，也在其他领域有着广泛的应用。
在天文学中，科学家们利用单缝衍射技术观测恒星的光谱，从而了解天体的性质和运动情况。
在工程领域中，单缝衍射技术可以用于制造光栅和光学仪器，用以测量光波的波长和频率。
此外，单缝衍射还在显微镜和光学显微镜中发挥着重要作用，帮助科学家们观察微观世界的结构和特性。
总的来说，单缝衍射是一种重要的波动现象，它在物理学、天文学、工程学和生物学等领域都有着重要的应用。
通过对单缝衍射的深入研究和实验，我们可以更深入地了解光的波动特性，同时也可以利用单缝衍射技术进行各种应用。
光的衍射单缝和双缝衍射
光的衍射单缝和双缝衍射光的衍射是光学中一个重要的现象，它揭示了光的波动性质。
在衍射现象中，光线经过一个障碍物或孔径后发生偏折，从而产生明暗的交替条纹。
在实际应用中，单缝和双缝衍射是常见的研究对象。
本文将对光的衍射，特别是单缝和双缝衍射进行探讨。
一、光的衍射概述光的衍射是指光通过物体的缝隙或者物体的边缘时发生偏折现象，并产生特定的干涉图样。
这种现象直接揭示了光的波动性质，是波动光学的重要内容。
二、单缝衍射原理及特点单缝衍射是指光通过一个非常细小的缝隙时发生的衍射现象。
它的原理可以用赫亚（Huygens）原理来解释。
根据赫亚原理，光波在传播过程中，每个点都可以看做是次波源，产生的新次波在各个方向上形成球面，当这些球面相互叠加时，形成了最终的衍射图样。
单缝衍射产生的主要特点包括：1. 衍射图样由中央的亮纹和两侧的暗纹构成，衍射角度较小，纹理较宽。
2. 亮纹的中央亮度最大，逐渐向两侧递减，直至变为暗纹。
3. 亮纹和暗纹的宽度与缝宽有关，缝宽越窄，亮纹和暗纹越窄。
4. 亮纹和暗纹的间距与波长有关，波长越短，间距越大。
三、双缝衍射原理及特点双缝衍射是指光通过两个平行的缝隙时产生的衍射现象。
它是由于两个缝隙同时成为光波的波前源，产生了一定的干涉现象。
双缝衍射的主要特点包括：1. 衍射图样由一组亮纹和暗纹构成，呈现出明暗相间的条纹。
2. 在中央的亮纹位置，两个波峰叠加形成增强，形成很亮的亮纹；在中央的暗纹位置，两个波峰和波谷相互抵消，形成较暗的暗纹。
3. 亮纹和暗纹的宽度与缝宽、波长有关，缝宽越窄，亮纹和暗纹越窄；波长越短，亮纹和暗纹越窄。
4. 亮纹和暗纹的间距与波长、缝间距有关，波长越短，间距越大；缝间距越大，间距越小。
四、单缝和双缝衍射的应用光的衍射在实际应用中有重要的作用，尤其是单缝和双缝衍射的研究和应用更加广泛。
在物理实验中，单缝衍射和双缝衍射可以用来测量光的波长。
通过测量衍射图样的亮纹和暗纹的间距，结合已知的缝宽和缝间距，可以得到光的波长。
单缝衍射
4. 当 a sinθ≠kλ/2时，光强介于最大与最小之间。
5.综上所述，屏幕上出现明纹中心和暗纹中心的条件为：
暗纹中心：a sinθ＝±kλ k =1，2，…
明纹中心：a sinθ＝±(2k+1)λ/2 k =1，2，…
中央级明纹中心：θ=0
A
6.条纹在屏上的位置
a
若各级条纹的衍射角很小，
x ftg f sin
A6 A1
km=1 1
m=4
k 2
N=6
m=3
k 3
km =24
k 5
m=5
mk=6 6
N=10
当N 很大时，在主极大 明条纹之间实际上形成 一片相当暗的背底。
24
三、光栅衍射图样是多缝干涉光强 I 分布受单缝衍射光强分布调制的结果
光栅衍射图样是由来自每一
个单缝上许多子波以及来自
哈勃望远镜观察 到新星的诞生
19
## 人眼
设人眼瞳孔直径为D，
玻璃体折射率为n’，
可把人眼看成一枚凸
2 y
1
n=1 L
透镜，焦距只有25毫
米，其成象实为夫琅和费衍射的图样。
n'=1.336
'
1'
2'
例题：人眼直径约为3mm，问人眼最小分辩角 为 多少？远处两细丝相距2mm，问离开多远时恰能分 辩？（视觉最敏感波长550nm）
Airy斑：由第一级暗环所围成的中央光斑。光强 占总光强的84%
14
二、 瑞利判据
光学仪器对点物成象是一个有一定大小的Airy斑
一个透镜成象的光路
可用两个透镜的作用 点物S
来等效，如图所示：
单缝衍射 公式
单缝衍射公式单缝衍射，这可是物理学中的一个有趣概念！咱们先来聊聊什么是单缝衍射。
想象一下，你拿着手电筒，对着墙上的一条窄缝照过去。
你以为光会直直地穿过缝，在墙上形成一条和缝一样宽的亮线，对吧？但实际上不是这样！光通过窄缝后，会在墙上形成一系列明暗相间的条纹，这就是单缝衍射现象。
那单缝衍射的公式是什么呢？它主要涉及到一些物理量，比如波长λ、缝宽 a 还有衍射角θ。
公式是这样的：asinθ = mλ （m 是整数）。
这个公式看起来挺简单，可里面的学问大着呢！我给你讲个我在课堂上的经历吧。
有一次，我给学生们讲单缝衍射的公式，我发现他们一个个都皱着眉头，满脸困惑。
我就问：“咋啦，同学们，被这个公式难住啦？”一个学生怯生生地说：“老师，这公式太抽象了，不好理解。
”我一想，得想个办法让他们直观地感受一下。
于是，我带着他们做了一个小实验。
我们在教室的窗户上贴上一条窄纸条当作单缝，然后在外面用激光笔照射。
当光通过纸条的缝隙投射到教室里的墙上时，果然出现了明暗相间的条纹！同学们一下子兴奋起来，七嘴八舌地讨论着。
这时候，我再给他们讲解公式，他们就容易接受多了。
咱们再回到这个公式。
其中，m 表示衍射条纹的级数。
m 为 1 的时候，就是第一级衍射条纹；m 为 2 的时候，就是第二级衍射条纹，以此类推。
波长λ呢，它决定了光的颜色，不同颜色的光波长不一样。
缝宽 a 越小，衍射现象就越明显。
在实际生活中，单缝衍射的现象也不少见。
比如说，我们用显微镜观察微小物体的时候，就会用到单缝衍射的原理。
还有，在光盘的表面，你仔细看，也能看到因为光的衍射而产生的彩色条纹。
总之，单缝衍射虽然看起来有点复杂，但只要我们用心去理解，通过实验和实际的观察，就能掌握它的奥秘。
就像我们在学习的道路上，遇到难题不要怕，多动手、多思考，总会找到解决办法的！希望大家都能在物理学的海洋里畅游，发现更多有趣的知识！。
单缝衍射
在恰能分辨时， 在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所 张的角度， 张的角度，称为最小分辨角 δ ϕ 。 圆孔衍射的第一级极小值由下式给出： 圆孔衍射的第一级极小值由下式给出： λ sin 1 =1.22 d θ ϕ = 1 ~ sinθ 1 = 1.22 λ δ 最小分辨角为： 最小分辨角为： θ d 1 d = 1.22 λ 分辨本领为： 分辨本领为： R = θ 结束 返回
在迎面驶来的汽车上， 例2: 在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距 1.2m。试问汽车离人多远的地方，眼睛才 。试问汽车离人多远的地方， 可能分辨这两盏前灯？ 可能分辨这两盏前灯？假设夜间人眼瞳孔直 径为5.0mm，而入射光波长λ =550.0nm。 径为 ， 。 Δx λ λ 解： δϕ =1.22 δϕ = l = 1.22 d d dΔx 5×10-3×1.2 l= = 1.22×550×10-9 1.22 λ =8.94×103 (m)
2. 望远镜的分辨本领 1 = d R= θ 1 1.22 λ
物镜的直径 d 3. 显微镜的最小分辨距离 0.61λ ∆ y= n sin u 孔径对物点的半张角 u 物方的折射率 n 显微镜的数值孔径 n sin u
本节要求： 本节要求： 1、了解惠更斯 菲涅耳原理。 菲涅耳原理。 、了解惠更斯—菲涅耳原理 2、熟记单缝衍射的明、暗纹公式。 、熟记单缝衍射的明、暗纹公式。 3、熟记单缝衍射的中央明纹宽度公式。 、熟记单缝衍射的中央明纹宽度公式。 4、熟记最大衍射级数和最多明纹条数公式。 、熟记最大衍射级数和最多明纹条数公式。 5、理解瑞利判据，知道望远镜的分辨本领。 、理解瑞利判据，知道望远镜的分辨本领。
ϕ
d
结束
返回
瑞利判据： 瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中 央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第 一个最暗处相重合， 一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好 能为这一光学仪器所分辨。 能为这一光学仪器所分辨。
单缝衍射解析
第五版
单缝夫琅禾费单缝衍射 1.单缝衍射试验
L1
K L2
11-7 单缝衍射
屏幕
S
单缝衍射图样旳主要规律： (1)中央亮纹最亮,宽度是其他亮纹宽度旳两倍;
其他亮纹旳宽度相同,亮度逐层下降。 (2) 缝b越小，条纹越宽。(即衍射越厉害)
(3)波长 越大，条纹越宽。(即有色散现象)
1
物理学
第五版
惠更斯－菲涅耳原理分析衍射过程
割成n个相等旳部分ＡＡ１，Ａ１Ａ２… 它们称之为波带。
因为每相邻波带相应点如A、A1， A1、 A2 …向方向发出旳光波A〞 A1〞 ，A1〞 A2 〞 … 旳光程差逐一相差半个波长， 故称之为“半波带”。
11-7 单缝衍射
A//
A1//
A
A2 //
A1
A3//
A2
B //
A3
C
B
A3/
A2/ A1/ A/
10
物理学 ）各级亮纹强度分布是不均匀旳
第五版
以中央明纹旳强度为1，则 第一级明纹为4.5% 第二级明纹为1.6% 第三级明纹为0.83%
I光强度
11-7 单缝衍射
3
2
0
2
3
asin
11
物理学
第五版
11-7 单缝衍射
例: 一束波长为 =5000Å旳平行光垂直照射在一种单缝上。
假如所用旳单缝旳宽度a=0.5mm，缝后紧挨着旳薄透镜焦距 f=1m，求：(1)中央明条纹旳角宽度；(2)中央亮纹旳线宽度； (3) 第一级与第二级暗纹旳距离；
第一暗纹间距。
xk 1
中央明纹旳角宽度(即条
xk
纹对透镜中心旳张角)为
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位置/m
0.064
0.069
0.073
0.078
0.083
0.087
光强/cd
0.4
0.6
0.8
1.7
2.5
6.5
⑶在这次实验中，刚开始由于转盘的打滑和周围环境的干扰，导致实验数据十分不理想，实验进程非常缓慢。后来，经过调整了实验的各个步骤及采取了适当的措施后，终于获得了较为理想的实验结果。通过这次实验，让我更加意识到以后做实验必须更加的细心谨慎才行。
(3) 次级明纹，在两相邻暗纹间存在次级明纹。它们的宽度是中央亮条纹宽度的一半。这些亮条纹的光强最大值称为次极大。其角位置依次是
， ， ，……（9-4）
把上述的值代入光强公式（9-3）中，可求得各级次明纹中心的强度为
， ， ，……（9-5）
从上面特征可以看出，各级明纹的光强随着级次K的增大而迅速减小，而暗纹的光强亦分布其间，单缝衍射图样的相对光强分布如图2所示。
0.6
0.8
1.7
2.5
6.5
表1单缝衍射的光强分布表
三、实验结果陈述与总结
⑴从曲线上可以看出单缝衍射的条纹特征：
1当 ，光强有最大值 ，大部分能量落在主极大上。
2当 （ ）时， ，出现暗条纹，因 角很小，可以近似认为暗条纹在 的位置上，可见，主极强两侧暗纹之间的角距离 ，而其他相邻暗纹之间的角距离均相等（ ）。
测角度
光传感器
CI-6504A
——
数据采集
激光光源
OS8525
——
提供光源
孔缝架
OS8523
——
产生衍射现象
1.4、实验内容及具体步骤：
①打开DataStudio软件，创建一个新活动实验。
②在DataStudio软件的窗口中设置750接口的传感器连接，并设置采样率。
③在DataStudio软件的窗口打开一个新建图表。
1.3实验仪器
仪器名称
型号
主要参数
用途
500接口
C-I6760
——
数据采集处理
计算机和DataStudio
C-I6874
——
数据采集平台、数据处理
转动传感器
CI-6538
分辨率：1°和0.25°
最大转速：1°分辨率时13转/秒(每转采集360个数据点) 0.25°分辨率时3.25转/秒(每转采集1440个数据点)
得分
教师签名
批改日期
深圳大学实验报告
课程名称：大学物理实验（三）
实验名称：单缝衍射的特点
学院：物理科学与技术学院
组号指导教师：
报告人：学号：
实验地点：科B108实验时间：
实验报告提交时间：
一、实验设计方案
1.1实验目的：
1.1.1熟悉光传感器、转动传感器、500接口和计算机的DataStudio软件等的使用。
④开启激光光源。
⑤在计算机软件上按下启动键，同时转动转动传感器一周，之后按下停止键，即可在计算机软件上得到一个新图表。
⑥在DataStudio中进行数据处理。
二、数据记录与处理
图3单缝衍射的光强分布图
由上图可得下表：
位置/m
0.064
0.069
0.073
0.078
0.083
0.087
光强/cd
0.4
⑷通过这次实验，我更加熟悉光传感器、转动传感器、500接口和计算机的DataStudio软件等的使用。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
实验设计方案40分
实验操作及数据记录、数据处理实验结果（30分）
实验总结（30分）
总分
射的光强分布为：
（9-3）
式中IO为中央明纹中心处的光强度，u为单缝边缘光线与中心光线的相位差。
根据上面的光强公式，可得单缝衍射的特征如下：
(1)中央明纹，在Ф=0处，u=0， ，I=IO，对应最大光强，称为中央主极大，中央明纹宽度由k= 的两个暗条纹的衍射角所确定，即中央亮条纹的角宽度为 。
(2) 暗纹，当u=±kπ，k=1，2，3……即： 或 时有：Ｉ＝０。且任何两相邻暗条纹间的衍射角的差值 ，即暗条纹是以P0点为中心等间隔左右对称分布的。
1.1.2观察单缝衍射的条纹特征。
1.1.3记录单缝衍射的光强分布。
1.2实验原理
1.2.1单缝衍射：
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。
如果波长与障碍物相当，衍射现象最明显。
其图如图1：
1.2.2单缝衍射的光强分布：
根据惠更斯—菲涅耳原理可以推出，当入射光波长为λ，单缝宽度为a时，单缝夫琅和费衍