课光的衍射1

合集下载

光的衍射 课件

光的衍射 课件
重点聚焦 1.三种衍射图样比较 (1)单缝衍射图样: ①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,中央条纹最宽,两边条纹宽度变窄. ②缝变窄通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮条纹的亮 度降低.
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.

第四章光的衍射-PPT课件

第四章光的衍射-PPT课件

0
1
七、干涉和衍射的联系与区别
干涉和衍射都是波的相干叠加, 但干涉是 有限多个分立光束的相干叠加, 衍射是波阵面
上无限多个子波的相干叠加。 二者又常出现在 同一现象中。 双缝干涉是干涉和衍射的共同效果。
§3 光栅衍射
一、光栅
大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面) 构成的光学元件。 从工作原理分
衍射光栅 (透射光栅)
1 I / I0
相对光强曲线
0.017 0.047
2 a
0.047 0.017 0
a
a
2 a
sin
•波长对衍射条纹的影响
•缝宽对衍射条纹的影响
•单缝位置对衍射条纹的影响
•光源位置对衍射条纹的影响
条纹在屏幕上的位置与波长成正比,如果用白 光做光源,中央为白色明条纹,其两侧各级都 为彩色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。 3 -2 -1 2 3
A C a
f

o
x
P
B
L
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。
二、加强减弱条件
A C a
f

o
x
P
B
L
( k 1 , 2 )减弱 2k 2 a sin k 1 , 2 )加强 ( 2k 1 ) ( 2
B
1 2 3
I
2. 明纹位置
A C a
f

o
3 2 1
2 1
x
P
B
L
x ( 2 k 1 ) k 1 , 2 ) 2 a ( 3f x1 两条,对称分布屏幕中央两侧。 2a 其它各级明纹也两条,对称分布。

《光的衍射》课件

《光的衍射》课件

衍射角与衍射波
解释衍射时涉及的角度概念, 并介绍衍射波在空间中的传播。
衍射的公式及其推导
给出衍射的数学公式及其推导 过程,以便更好地理解和计算 衍射现象。
衍射的应用
衍射在各领域中的应用
探索衍射在光学、声学和无线通信等领域中的应用,例如光栅、衍射光学等。
衍射仪器的应用介绍
介绍一些常见的衍射仪器,如衍射光栅、衍射望远镜等,并说明其原理和用途。
《光的衍射》PPT课件
欢迎来到《光的衍射》的PPT课件,本课程将带您深入了解光的衍射现象,并 探讨其背后的物理原理和应用。让我们一起开始这个光学之旅吧!
简介
光的基本概念回顾
回顾光的基本概念,包括光是一种电磁波、光的传播速度等。
衍射的定义及其背后的物理原理
解释衍射的定义,并介绍光波在衍射现象中的传播和干涉。
本次课程的目的及重点
概述本课程的目的,并强调将重点讲解衍射的基本概念、数学表示和应用。
光的传播
光的直线传播
讨论光线在真空和均匀介质中的 直线传播特性。
光的波动性及其对光传播 的影响
探究光的波动性质以及对光传播、 衍射和干涉等现象的影响。光 Nhomakorabea干涉现象
介绍光的干涉现象、干涉条纹和 构成干涉的条件。
衍射的基本概念
总结本次课程对学生对物理学学习的启示和意义,鼓励他们深入探索更多的物理现象。
衍射技术的未来发展方向
展望衍射技术未来的发展方向,包括新型材料的应用和衍射技术在纳米尺度的应用。
总结
1 本次课程中学到的知识回顾
回顾本次课程中涉及的光的衍射的基本概念、数学表示以及应用。
2 衍射在光学研究中的重要性
强调衍射在光学研究中的重要性,并其在科学和工程领域的广泛应用。

光的衍射、光的偏振 课件

光的衍射、光的偏振 课件

【规范解答】选D.光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光, 而振动沿着特定方向的光就是偏振光,但自然光和偏振光都能 发生干涉、衍射,所以A错.光的偏振现象并不罕见,除了从 光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光,都是偏 振光,所以B错.光的颜色由光的频率决定,与光的振动方向 无关,所以C错.自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底 片感光,D正确.
(3)泊松亮斑:障碍物的衍射现象. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,使影的轮廓模糊不 清.若在单色光传播途中,放一个较小的圆形障碍物,会发现 在阴影中心有一个_亮__斑__,这就是著名的泊松亮斑. 2.产生明显衍射现象的条件 障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长_相__比__,甚至比光的波长还 要_小__.
偏振光
光的来源
直接从光源 发出的光
自然光通过起偏器后的 光或由某种介质反射或 折射的光
在垂直于光的传播方
在垂直于光的传播方向
光的振 动方向
向的平面内,光振动沿所 的平面内,光振动沿某 有方向,且沿各个方向振 个特定方向(与起偏器 动的光波的强度都相同 透振方向一致)
【特别提醒】 (1)生活中除光源直接发出的光外,我们看到的 绝大部分光都是偏振光,如自然光射到水面时的反射和折射光 线,尤其是二者互相垂直时,都是典型的偏振光,并且是完全 偏振光,振动方向相互垂直. (2)只有横波才能发生偏振现象,光是横波.
3.光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一个近似的规律,当光的波长比_障__碍__物__或_小__ _孔__尺寸小的多时,光可以看成沿直线传播;在小孔或障碍物尺 寸可以跟波长相比,甚至比波长还要小时,_衍__射__现象就十分明 显.
二、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. (2)偏振光:自然光垂直透过某一偏振片后,在垂直于传播 方向的平面上,沿着某一特定方向振动的光.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. (3)只有横波才有偏振现象.

光的衍射 课件

光的衍射   课件

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
B.明暗相间的彩色条纹 答案:
C.变暗消失 D.正方形光斑
D→E→A→B→C
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)
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”
光屏
激光束
2、观察下列衍射图样,分析衍射规律:
红光 a=0.8mm
a、波长一定,单缝越窄中 央条纹越宽,条纹间距越大。
红光 a=0.4mm
b、单缝一定,光波波长越 大,中央亮纹越宽,条纹间 隔越大.
c、白光单缝衍射:中央亮 条纹为白色,两侧为彩色, 且呈外红内紫.
蓝光 a=0.4mm
白光 a=0.4mm
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。
单缝衍射 光栅衍射
光栅中狭缝条数越多,明纹越细,越亮。
想一想:
为什么我们说光沿直线传播是有条件的?
我们通常所说“光沿直线传播”只是一 种特殊情况,光在没有障碍物的均匀介质中 是沿直线传播的。

《大学物理》光的衍射(一)ppt课件

《大学物理》光的衍射(一)ppt课件
通过测量星光经过望远镜后的衍射斑大小,可以 推算出望远镜的分辨率,进而评估其观测能力。
2 3
显微镜的分辨率
利用光的衍射现象,显微镜能够分辨出非常微小 的物体或结构,其分辨率受到光源波长和物镜数 值孔径的限制。
摄影镜头的分辨率
摄影镜头通过控制光的衍射,可以在底片上形成 清晰的像,镜头的分辨率决定了照片的清晰度。
2024/1/24
激光全息技术在光学信息存储、三维显示和防伪等领域的应用
利用全息技术实现高密度光学信息存储、真彩色三维显示以及高级防伪措施等。
22
06
总结与展望
Chapter
2024/1/24
23
本节内容回顾与总结
光的衍射现象及其分类
介绍了光的衍射现象,包括菲涅尔衍射和夫 琅禾费衍射等,以及它们的特点和应用。
8
衍射图样分析
01
02
03
中央明纹
在屏幕中心形成的最亮区 域,宽度约为其他明纹的 两倍。
2024/1/24
明暗相间条纹
在中央明纹两侧形成一系 列明暗相间的条纹,离中 心越远,明纹亮度越低, 暗纹越暗。
条纹间距
相邻明纹或暗纹之间的距 离,与波长、缝宽和观察 距离有关。
9
缝宽对衍射图样的影响
缝宽增加
明暗条纹的间距减小,且离中央 明纹越远的明纹亮度越低。
2024/1/24
双缝间距减小
明暗条纹的间距增大,且离中央明 纹较远的明纹亮度也有所提高。
极限情况
当双缝间距趋近于零时,双缝衍射 图样趋近于单缝衍射图样。
14
04
光的衍射在生活中的应用
Chapter
2024//24
15
光学仪器的分辨率

《十六章光的衍射》课件

《十六章光的衍射》课件
碍物。
屏幕
放置在圆孔后一定距离 处,用于接收衍射光斑

光路调整
确保光源、圆孔和屏幕 在同一直线上,且光源 和屏幕与圆孔的距离适
中。
圆孔衍射实验现象
中心亮斑
衍射光斑的中心出现一个明亮的 亮斑,这是衍射现象的直接结果

周边光斑
在中心亮斑周围出现一系列的暗 斑和明斑,这些光斑是不同方向
上的衍射光斑。
光斑分布
单缝衍射条纹分析
条纹间距
随着角度的增加,条纹间距逐渐 增大。
条纹亮度
条纹的亮度呈现周期性变化,明暗 交替出现。
条纹宽度
条纹宽度与单缝宽度有关,单缝越 窄,条纹越细。
04
CATALOGUE
圆孔衍射实验
圆孔衍射实验装置
光源
采用单色光源,如激光 ,以保证光的单色性和
相干性。
圆孔
制作一个具有特定直径 的圆孔,作为衍射的障
பைடு நூலகம்
光学纤维利用光的全反射原理实现光的传 输,但在光纤的弯曲和连接处会发生光的 衍射现象,影响光信号的传输质量。
02
CATALOGUE
光的衍射原理
惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯-菲涅尔原理是光的衍射理论的基础,它指出波前上的每一点都可以作为子波 源,其后任一时刻的波前由这些子波的包络面形成。
该原理可以解释光的衍射现象,包括单缝衍射、圆孔衍射等。
衍射现象的应用
光的衍射现象在光学仪器 、干涉仪、光谱仪等领域 有着广泛的应用。
光的衍射现象举例
单缝衍射
圆孔衍射
单缝衍射是典型的夫琅禾费衍射,通过单 缝的光在屏幕上映出明暗相间的条纹。
圆孔衍射是典型的菲涅尔衍射,通过圆孔 的光在屏幕上形成明暗相间的同心圆环。

光的衍射高中物理课件

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)

光的衍射(教学课件)(完整版)
只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到(
)
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

大学物理课件5光的衍射

大学物理课件5光的衍射

间相遇时,可以相互迭加产生干涉。
表达式:
考察Q点面元dS在P点产生
振动dEp,注意到
dE p

EQ
1 r
cos(t kr )
且与衍射角有关
dS

Q
S
k 2
n
r
P

dE p

EQ r
F (
) cos (t

kr )dS
E p

C开孔E波Q面F如(图) cos(t
Sr

kr )dS
在垂直入射时: F ( ) 1 (1 cos )
三、两类衍射
2
菲涅耳衍射:球面光波 夫琅和费衍射:平行光波
圆孔的衍射图样:
屏上 图形
孔的投影 菲涅耳衍射
夫琅禾费衍射
15.2 单缝衍射 一、衍射装置
L1
L2
P
S
aj
o
f
D
二、衍射条纹的形成 1.定性分析
当衍射角为零 (φ= 0 ) 时,会聚于o点。
当AB 被分成奇数个半波带,即n = 2k
+1时,形成明纹
a sinj

(2k

1)

2
k 1, 2,
a sinφ 0(22kkλ21) λ 2
中央明纹 暗纹
k 1, 2, 明纹
三、衍射特点
(1)在中央明纹两 侧对称分布平行于 狭缝明暗相间的直 条纹。
(2)中央明纹最亮, 其它明纹随的j增 加而显著减弱。
无光程差,中
L
央为明条纹。
a
P
o
f
当衍射角为φ 时,会聚于P点。
A、B两者间

光的衍射ppt课件

光的衍射ppt课件
衍射光栅的原理与应用
详细阐述了衍射光栅的工作原理、制作方法和应 用领域,如光谱分析、光学测量等。
3
光的干涉与衍射的联系与区别
分析了光的干涉和衍射之间的内在联系和本质区 别,帮助学生更好地理解这两种光学现象。
学生自我评价报告分享
学习成果展示
学生们通过制作ppt、报告等形式,展示了自己在光的衍射课程学 习中所取得的成果,包括对基本概念的掌握、实验技能的提升等。
波动理论与衍射原理
波动理论
光是一种电磁波,具有波动性质,如 干涉、衍射等。
衍射原理
光波遇到障碍物或小孔时,会绕过障 碍物继续传播,形成新的波前,使光 偏离直线传播。
光源、波长与衍射关系
01
02
03
光源
点光源发出的球面波经障 碍物衍射后形成新的波前 。
波长
波长越长,衍射现象越明 显。对于同一障碍物,不 同波长的光产生的衍射程 度不同。
加强实验技能训练
鼓励学生们加强实验技能的训练,提高实验操作的准确性 和熟练度,培养自己的实践能力和创新精神。
拓展相关应用领域
引导学生们关注光学在各个领域的应用和发展动态,如光 通信、光计算、生物医学光学等,拓展自己的视野和知识 面。
THANKS
感谢观看
光的衍射ppt课件
• 光的衍射现象与原理 • 典型衍射实验及观察 • 衍射在生活中的应用 • 衍射在科学研究领域应用 • 现代技术中利用和控制衍射 • 总结与展望
01
光的衍射现象与原理
衍射现象及其分类
衍射现象
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。
分类
根据衍射程度的不同,可分为明 显衍射和菲涅尔衍射。
衍射后的光线被光检测器接收并转换成电信号,经过处理还原成声音或图像信息。

光的衍射ppt课件完整版

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。

大学物理课件13光的衍射

大学物理课件13光的衍射
该原理可以解释光的直线传播、反射 、折射等现象,是光学和波动理论中 的重要原理之一。
衍射的几何理论
01
衍射的几何理论是通过几何方法 来研究光波传播的基本规律,包 括光线的传播、反射、折射等。
02
该理论基于几何光学的基本假设 ,即光沿直线传播,且光速不变 。
衍射的波动理论
衍射的波动理论是研究光波在空间中传播的基本规律,包括光波的干涉、衍射等 现象。
波动方程
首先建立光源发出的光波波动方程。
惠更斯-菲涅尔原理
应用惠更斯-菲涅尔原理,分析光波 通过圆孔后的衍射情况。
基尔霍夫衍射理论
应用基尔霍夫衍射理论,推导出圆孔 衍射的数学公式。
公式推导
通过数学推导,得出圆孔衍射的强度 分布公式和衍射条纹的角度分布公式。
05 光的双缝干涉与衍射
双缝干涉与衍射的实验装置
光源
双缝装置
选择单色性好的激光光源,确保光波的相 干性。
设置两个平行且相距一定距离的小缝,用 于产生相干光束。
屏幕
光路调整
放置在双缝装置的后面,用于观察干涉和 衍射条纹。
确保光束垂直照射在双缝上,并使屏幕与 双缝平行。
双缝干涉与衍射的实验结果
干涉条纹
在屏幕上出现明暗相间的干涉条纹,条纹间距与 光波长和双缝间距有关。
单缝衍射的实验结果
中央亮条纹
光通过单缝后,会在屏幕中央形成最亮条纹。
两侧衍射条纹
在中央亮条纹两侧,出现对称的衍射条纹。
条纹宽度与单缝宽度的关系
单缝越窄,条纹越宽,衍射现象越明显。
单缝衍射的数学公式推导
波动理论
01
光波在传播过程中遇到障碍物时,会产生衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理

光的衍射课件

光的衍射课件
光的衍射
一、光的衍射 1.衍射现象:光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的 现象. 2.产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比光波 波长小或与光波波长差不多时.
二、几种不同的衍射现象 1.圆孔衍射 (1)现象 ①用点光源照射直径较大的圆孔时,在屏上会出现一个明 亮的圆形光斑,这是光直线传播的结果. ②用点光源照射直径足够小的圆孔时,在屏上会出现一些 明暗相间的圆环,这是光发生衍射的结果. (2)衍射图样的特点 明暗相间的环状条纹,中央为圆形亮斑.
(2)圆孔衍射图样
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.如图所 示.
②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.
【解析】 图①中出现明暗相间的条纹,是衍射现象,图 ②中出现圆形亮斑.只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟 波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图①是光的衍射 图样,由于光波波长很短,约在10-7m数量级上,所以图①对 应的圆孔的孔径比图②所对应的圆孔的孔径小.图②的形成可 以用光的直线传播解释.
【解析】 光的干涉、衍射都是波叠加的结果,都能说明 光具有波动性,干涉条纹是等间距,而衍射条纹是不等间距 的,白光的干涉和衍射条纹都是彩色的,故D选项正确.
【)单缝衍射图样 ①缝变窄,通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮 纹的亮度降低. 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.入射光波长越长,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条 纹间距就越大.
③用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩 色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮.

光的衍射 课件

光的衍射   课件
个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度越大。
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


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PPT课件

光的衍射PPT课件

1. 当 asin 2 时,可将狭缝分为两个“半波带”
2
两个“半波带”上所有对应点
衍射屏 透镜L
(如1和1、2和2)发出的光线的 透镜L B
光程差均为 / 2 ,
在P 点处
S
*
a
———干涉减弱形成暗纹。

θ
1
B
2
·p
1 2 1′ 2′
半波带 a 半波带
1′ 2′
0
A
/2
透镜L
像屏
二、单缝衍射分析——菲涅耳半波带法
3级
-2级 -1级 0级 1级 2级
(白)
三、单缝衍射图样分析
1. 衍射图样 ——复色光入射
当用复色光入射时,则中央明纹为白色,而其它各
级条纹为彩色,且近屏中心一侧为紫色,远侧为红
色。
三级光谱
衍射屏
像屏
L
L
二级光谱 一级光谱
三、单缝衍射图样分析 2. 衍射加强(明条纹)、减弱(暗条纹)的条件
中央明纹(中心):
衍射屏 透镜L
像屏 像屏
透 S L
*
镜 a
B
·p
0
Aδ f
f
三、单缝衍射图样分析 1. 衍射图样 ——单色光入射 单色光入射,衍射条纹是相互平行明暗相间的直条纹。
且中央条纹光强最大,其它各级明纹光强迅速下降。
(1) 越大,相应半波带数越多,未被抵消的半波带
面积越小,相应明纹光强越小。
(2) = 0 时,各衍射光光程差为零,相应为中央明纹,
一、光的衍射 ( Diffraction of Light ) 定义: 光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直
线传播的现象。

《光的衍射》PPT课件

《光的衍射》PPT课件

……
b sin k 0 (k0 0.5) (2k0 1)

2
(k0 1, 2, )
第2章 光的衍射(Diffraction of light)
2.6 夫琅禾费单缝衍射(Fraunhofer diffraction by a slit )
3.强度讨论(函数性态研究) • 中央亮条纹的范围

第2章 光的衍射(Diffraction of light)
2.6 夫琅禾费单缝衍射(Fraunhofer diffraction by a slit )
3.强度讨论(函数性态研究)
I E 2 I 0 sin c2u
• 中央最大值:振幅叠加相互加强
lim[sin c2u ] 1 I I 0 I max (u u 0
1.实验装置
衍射图样的特征: • 中央亮条纹特别明亮,其宽度为其它 条纹的两倍。 • 两侧的亮条纹是等宽的,且光强衰减
迅速。
第2章 光的衍射(Diffraction of light)
2.6 夫琅禾费单缝衍射(Fraunhofer diffraction by a slit )
2.强度分析—波带法

,几何光学 愈大或b愈小,衍射现象就愈显著 习题:7,8,9,10
b , 0
例2.1
B’ B3 B2 B1 B

暗纹中心 次最大中心
(k 1, 2, )
2
第2章 光的衍射(Diffraction of light)
2.6 夫琅禾费单缝衍射(Fraunhofer diffraction by a slit )
4.衍射光强分布特点 • 中央亮纹最亮占总光强的90%以上。 第一次最大光强小于5%
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
§7.夫琅禾费单缝衍射 / 三、明纹暗纹位置 夫琅禾费单缝衍射
B
1 2 3
I
2. 明纹位置 A ∆ C
a
ϕ
f
ϕ
L
o
x
3 2 1
2 1
I
B
P
x = ± 2k + 1) ( 2a ( k = 1,2L) 3λf x1 = ± 两条,对称分布屏幕中央两侧。 两条,对称分布屏幕中央两侧。 2a 其它各级明纹也两条,对称分布。 其它各级明纹也两条,对称分布。
§7.夫琅禾费单缝衍射 / 三、明纹暗纹位置 夫琅禾费单缝衍射
单缝宽度变化,中央明纹宽度如何变化? 单缝宽度变化,中央明纹宽度如何变化?
入射波长变化, 入射波长变化,衍射效应如何变化 ?
θ λ 越大, 1 越大,衍射效应越明显 越大, 越大,衍射效应越明显.
物理学
1111-7 单缝衍射
第五版
一单缝,宽为b=0.1 mm,缝后放有一 例1 一单缝,宽为 , 焦距为50 的会聚透镜 的会聚透镜, 焦距为 cm的会聚透镜,用波长λ=546.1 nm的 的 平行光垂直照射单缝, 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. 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? 上下小距离移动,屏上衍射条纹有何变化? 2λf = 5 . 46 mm 解 中央明纹宽度 ∆ x 0 = b 其它明纹宽度 ∆ x = λ f = 2 . 73 mm b
θ 0 = 1.22
λ
D
光学仪器分辨率 1 D = θ 0 1.22λ •光学镜头直径越大,分辨率越高。 光学镜头直径越大,分辨率越高。 光学镜头直径越大 一般天文望远镜的口径都很大, 一般天文望远镜的口径都很大,世界 上最大的天文望远镜在智利,直径16米 上最大的天文望远镜在智利,直径 米, 片透镜组成。 由4片透镜组成。 片透镜组成
§7.夫琅禾费单缝衍射 / 三、明纹暗纹位置 夫琅禾费单缝衍射
λf
1 2 3
1 2
3.中央明纹宽度 中央明纹宽度 A ∆ C
a
ϕ
f
ϕ
L
o
x
3 2 1
B
P
1 2 3
l0
I
为两个一级暗纹间距 2λf l0 = 2x1 = a
§7.夫琅禾费单缝衍射 / 三、明纹暗纹位置 夫琅禾费单缝衍射
4.相邻条纹间距 相邻条纹间距 •相邻暗纹间距 相邻暗纹间距
电子显微镜拍摄的照片
设计制作
干耀国
山东科技大学济南校区
第六节 光的衍射
一、光的衍射现象
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, 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
如果波长与障碍物相当,衍射现象最明显。 如果波长与障碍物相当,衍射现象最明显。
§6.光的衍射 / 一、光的衍射现象 光的衍射
二、惠更斯--菲涅耳原理 惠更斯--菲涅耳原理 惠更斯原理----波在媒质中传播到的各 惠更斯原理 波在媒质中传播到的各 都可看成新的子波源。 点,都可看成新的子波源。 惠更斯原理只能解释波的衍射, 惠更斯原理只能解释波的衍射,不能 给出波的强度。 给出波的强度。 菲涅耳原理----波传播到某一点的光 菲涅耳原理 波传播到某一点的光 强为各个子波在观察点的干涉叠加。 强为各个子波在观察点的干涉叠加。 菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充, 菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充, 提出子波相干叠加的概念。 提出子波相干叠加的概念。
S1 S2
θ > θ0
两点光源靠近 •两爱里斑中心距离为艾里斑的半径时, 两爱里斑中心距离为艾里斑的半径时, 两爱里斑中心距离为艾里斑的半径时 恰能分辨----瑞利判据。 恰能分辨 瑞利判据。 瑞利判据
S1 S2
θ = θ0
d/2
恰能分辨 此时两艾里斑重叠部分的光强为一个光斑 中心最大值的 80%。 %。
惠更斯--菲涅耳原理 §6.光的衍射 / 二、惠更斯 菲涅耳原理 光的衍射
波在前进过程中 引起前方某点的总振 动,为面 S 上各面 元 dS 所产生子波在 P 点引起分振动的总 和。 振幅
dS A∝ r
n
dS S
θ
r
P
有关。 与θ 有关。
惠更斯--菲涅耳原理 §6.光的衍射 / 二、惠更斯 菲涅耳原理 光的衍射
L2 L1
S
o
光源、 光源、屏与缝相距无限远
计算比较简单。 计算比较简单。
§6.光的衍射 / 三、菲涅耳与夫琅禾费衍射 光的衍射
第七节 夫琅禾费 单缝衍射
夫琅禾费 (Joseph von Fraunhofer 1787— 1787—1826) 夫琅禾费是德国物理学家。 夫琅禾费是德国物理学家。1787 日生于斯特劳宾, 年3月6日生于斯特劳宾,父亲是玻璃 工匠,夫琅禾费幼年当学徒, 工匠,夫琅禾费幼年当学徒,后来自 学了数学和光学。1806年开始在光学 学了数学和光学。1806年开始在光学 作坊当光学机工,1818年任经理 年任经理, 作坊当光学机工,1818年任经理, 1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆 1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆 馆长和慕尼黑大学教授, 馆长和慕尼黑大学教授,慕尼黑科学 院院士。夫琅禾费自学成才, 院院士。夫琅禾费自学成才,一生勤 奋刻苦,终身未婚,1826年6月7日因 奋刻苦,终身未婚,1826年 肺结核在慕尼黑逝世。 肺结核在慕尼黑逝世。 夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身,把理论与丰富的实 夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身, 践经验结合起来,对光学和光谱学作出了重要贡献。1814年 践经验结合起来,对光学和光谱学作出了重要贡献。1814年 他用自己改进的分光系统, 他用自己改进的分光系统,发现并研究了太阳光谱中的暗线 现称为夫琅禾费谱线), (现称为夫琅禾费谱线),
美国最大的望远镜直径为200英寸, 英寸, 美国最大的望远镜直径为 英寸 在帕洛玛山。 在帕洛玛山。 哈勃望远镜可看到宇宙中97%的天体。 哈勃望远镜可看到宇宙中 %的天体。
地面观测
用哈勃望 远镜观测
哈勃望远镜观察到新星的诞生
D = θ 0 1.22λ 1
•采用波长较短的光,也可提高分辨率。 采用波长较短的光,也可提高分辨率。 采用波长较短的光 电子显微镜用 加速的电子束代替 光束, 光束,其波长约 0.1nm,用它来观察 , 分子结构。 分子结构。
§7.夫琅禾费单缝衍射 / 三、明纹暗纹位置 夫琅禾费单缝衍射
B
1. 暗纹位置 A ∆ C
a
ϕ
f
ϕ
o
x
3 2 1
P L kλf ( k = 1,2L) x=± a λf x1 = ± 两条,对称分布屏幕中央两侧。 两条,对称分布屏幕中央两侧。 a 其它各级暗纹也两条,对称分布。 其它各级暗纹也两条,对称分布。
三、菲涅耳与夫琅禾费衍射 1.菲涅耳衍射 发散光的衍射 菲涅耳衍射----发散光的衍射 菲涅耳衍射
S
光源、 光源、屏与缝相距有限远
观察比较方便,但定量计算却很复杂。 观察比较方便,但定量计算却很复杂。
§6.光的衍射 / 三、菲涅耳与夫琅禾费衍射 光的衍射
2.夫琅禾费单缝衍射 平行光的衍射 夫琅禾费单缝衍射----平行光的衍射 夫琅禾费单缝衍射
§7.夫琅禾费单缝衍射 夫琅禾费单缝衍射
A ∆ C
a
ϕ
f
ϕ
L
o
x
P
B
在屏幕上某点 P 距屏幕中心 o 点为 x, , 对应该点的衍射角为 ϕ,AB 间两条光线 的光程差为 ∆。
§7.夫琅禾费单缝衍射 夫琅禾费单缝衍射
一、半波带法 A ∆ C
f
ϕ
a
B
ϕ
L
o
x
P
的平行线, 用 λ / 2 分割 ∆,过等分点作 BC 的平行线, 等分----将单缝分割成数个半 等分点将 AB 等分 将单缝分割成数个半 波带。 波带。
D

f
d
D 越大 θ 越小,衍射 越小, 现象越不显著。 现象越不显著。
二、光学仪器分辨率 一般光学仪器成像, 一般光学仪器成像,可以看成圆孔衍 由于衍射现象, 射。由于衍射现象,会使图像边缘变得模 糊不清,使图像分辨率下降。 糊不清,使图像分辨率下降。 1.瑞利判据 瑞利判据 •两个点光源相距较远 能分辨。 •两个点光源相距较远,能分辨。 两个点光源相距较远,
两点光源继续靠近 θ < θ 0 不能分辨
S1 S2ຫໍສະໝຸດ θ < θ01
3.光学仪器分辨率 光学仪器分辨率 最小分辨角的倒数
θ0
光学仪器的最小分辨角越小, 光学仪器的最小分辨角越小,分辨率就越 高。
2.最小分辨角 θ 0 最小分辨角
S1 S2
θ = θ0
由 d λ = 2.44 f D
d/2
恰能分辨
d/2 λ θ0 = = 1.22 f D
( k + 1)λf kλf λf l0 ∆x = x k+1 − x k = − = = a a a 2
•相邻明纹间距 相邻明纹间距
[2( k + 1) + 1]λf (2k + 1)λf ∆x = x k+1 − x k = − 2a 2a λf l0 = = a 2 除中央明纹以外,衍射条纹平行等距。 除中央明纹以外,衍射条纹平行等距。
§7.夫琅禾费单缝衍射 夫琅禾费单缝衍射
利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制造了消色差透镜, 利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制造了消色差透镜, 首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状, 首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状,对应用 光学的发展起了重要的影响。 光学的发展起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜等光 学仪器负有盛名。 学仪器负有盛名。他发表了平行光单缝及多缝衍射的研究成果 后人称之为夫琅禾费衍射),做了光谱分辨率的实验, ),做了光谱分辨率的实验 (后人称之为夫琅禾费衍射),做了光谱分辨率的实验,第一 个定量地研究了衍射光栅,用其测量了光的波长, 个定量地研究了衍射光栅,用其测量了光的波长,以后又给出 了光栅方程。 了光栅方程。
相关文档
最新文档