14-05光的衍射
合集下载
大学物理：第十四章光的衍射
*缺极现象：
当多缝干涉的主极大正好符合单缝衍射极小时
——主极大消失（缺级）
光栅方程：(a b)sin k
k a b k 缺 级！
单缝衍射极小： a sin k
a
28
缝数 N = 5 时光栅衍射的光强分布图
单缝衍射 第一级极 小值位置
多逢干涉 第三级极 大值位置
缺级
k=-6 k=-4
k=-2 k=0
36
二、光栅光谱
(a b)sin k 光栅——分光元件
a+b 确定，不同：同一级 k 对应 不同
谱线位置 xk不同
复色光
——色散现象
三级光谱
二级光谱
屏
一级光谱
o
x
f
各种波长的同级谱线集合起来，就构成了光
源的一套光谱——光栅光谱——光谱分析
37
复色光
屏
o
x
f
三级光谱 二级光谱 一级光谱
当满足
I
sin
0
31
单缝衍射和多缝衍射的对比 （d =10 a）
单 缝
多 缝
缺级
19个明条纹 缺级
432
已知：（a b) 3a, ＝0.3a 光线垂直入射到光栅上。
问：屏上最多能看见几条明条纹？
解：(a b) sin 900 k k( 3 )a k 10
10 Nmax 2k 1 21条 分 析 ：sin 900处不出现条纹 k 10应舍去
白光照射－－中央明纹为白色,二侧为彩色条纹(紫 红)
2.当确定，a （衍射不显著） 若a 0(即光直线传播)
几何光学是波动光学在 a 时的极限情况。 9
3.当缝上下平移时，衍射图象不动
光的衍射原理及应用介绍
光的衍射原理及应用介绍1. 光的衍射原理光的衍射是光波遇到障碍物或通过小孔时发生的一种现象。
根据衍射原理，光波传播过程中会遇到衍射障碍物，波前发生扰动，进而形成新的波前，产生干涉现象。
下面是光的衍射原理的一些关键点： - 光的波动特性是光的衍射现象发生的基础。
光是一种电磁波，具有波动的性质。
- 衍射现象的产生需要满足一定条件。
其中包括波长与衍射障碍物尺寸的比较、衍射障碍物的形状等。
- 光的衍射形成的干涉图样可以用夫琅禾费衍射公式进行表达，该公式能用于计算衍射角、衍射图样的位置和形状等。
2. 光的衍射应用光的衍射在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用介绍：2.1 衍射光栅衍射光栅是一种利用衍射光波进行光学成像的装置。
它由许多平行排列的孔或槽组成，可以将入射光波进行衍射，产生一系列的光斑和暗条纹。
衍射光栅广泛应用于光谱仪、激光干涉仪等领域。
2.2 衍射显微镜衍射显微镜利用衍射原理来观察样品的微观结构。
它通过改变衍射光栅的参数，例如光栅间距、孔径大小等，可以实现对样品的高分辨率成像。
衍射显微镜在生物学、医学等领域有重要的应用。
2.3 衍射成像衍射成像是一种利用光的衍射原理进行图像重建的方法。
通过将样品放在光源位置和光接收位置之间，当光通过样品并经过透镜后，光波会发生衍射，形成衍射图样。
通过对衍射图样进行处理，可以还原出样品的原始图像。
衍射成像在光学显微镜、天文学图像处理等方面得到广泛应用。
2.4 衍射色散衍射色散是光波在通过衍射光栅等介质时发生的分散现象。
不同波长的光波在经过衍射光栅后会发生不同程度的弯曲，从而形成彩色的光斑。
衍射色散在光谱分析、色彩显示等方面具有重要应用。
结论光的衍射原理和应用给我们带来了许多重要的科技和工程领域的进展。
通过光的衍射，我们可以实现光的分光、成像和图像处理等功能，为我们的生活、科学研究和工程应用提供了极大的便利。
光的衍射的深入研究还有很大的发展空间，相信在未来会有更多的新应用被发现。
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。
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，
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
光的衍射课件PPT课件课件
垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关 D.衍射条纹的间距与光的波【长A有CD关】
第14页，此课件共38页哦
练习3：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
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹
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
第33页，此课件共38页哦
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，位于遮光板后面的屏上将依
关于光的衍射课件PPT课件
第1页，此课件共38页哦
复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
问题2.发生明显衍பைடு நூலகம்的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
第2页，此课件共38页哦
光的衍射
光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的 另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象 呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们 没有观察到光的衍射现象呢？
中央亮纹越宽
第10页，此课件共38页哦
光的衍射
一、单缝衍射
1 衍射图样：明暗相间且不等距条纹 2
1)波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大．
2)单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大
3)白光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．
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关 D.衍射条纹的间距与光的波【长A有CD关】
第14页，此课件共38页哦
练习3：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
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹
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
第33页，此课件共38页哦
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，位于遮光板后面的屏上将依
关于光的衍射课件PPT课件
第1页，此课件共38页哦
复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
问题2.发生明显衍பைடு நூலகம்的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
第2页，此课件共38页哦
光的衍射
光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的 另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象 呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们 没有观察到光的衍射现象呢？
中央亮纹越宽
第10页，此课件共38页哦
光的衍射
一、单缝衍射
1 衍射图样：明暗相间且不等距条纹 2
1)波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大．
2)单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大
3)白光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．
(大学物理ppt)光的衍射
ax 1 k 3 f 2
0
Δx
(b)当k=3时，光程差 a sin ( 2k 1 ) 7 2 2 狭缝处波阵面可分成7个半波带。
I / I0
相对光强曲线
1
明纹宽度 中央明条纹的角宽 为中央两侧第一暗条 纹之间的区域:
0.017 0.047 0 0.047
0.017
sin
-2(/a) -(/a)
/a
2(/a)
由a sin k
令k=1 半角宽
a
a
衍射屏 透镜
λ
观测屏 x2 x1 Δx Δx
Huygens-Fresnel’s principle
（1） 惠更斯原理：在波的传播过程中，波阵面（波面）（相位 相同的点构成的面）上的每一点都可看作是发射子波（次波）的 波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就成为新的波阵面。
t 时刻波面
· · · · ·
t+t时刻波面
波传播方向
t + t
· ·· · · · · t · · · ·· · ·
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 圆孔衍射
菲涅尔圆孔衍射
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 各种孔径的夫琅禾费衍射图样 正三 边形 孔 正四 边形 孔
正六 边形 孔
正八 边形 孔
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 圆屏衍射 R S 直边衍射 rk
P
菲涅尔圆屏衍射
直边衍射
2、惠更斯—菲涅耳原理
第 4 章 光的衍射
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理
二、单缝的夫琅禾费衍射
三、光学仪器的分辨本领
四、光栅衍射
五、光栅光谱
六、X 射线衍射
0
Δx
(b)当k=3时，光程差 a sin ( 2k 1 ) 7 2 2 狭缝处波阵面可分成7个半波带。
I / I0
相对光强曲线
1
明纹宽度 中央明条纹的角宽 为中央两侧第一暗条 纹之间的区域:
0.017 0.047 0 0.047
0.017
sin
-2(/a) -(/a)
/a
2(/a)
由a sin k
令k=1 半角宽
a
a
衍射屏 透镜
λ
观测屏 x2 x1 Δx Δx
Huygens-Fresnel’s principle
（1） 惠更斯原理：在波的传播过程中，波阵面（波面）（相位 相同的点构成的面）上的每一点都可看作是发射子波（次波）的 波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就成为新的波阵面。
t 时刻波面
· · · · ·
t+t时刻波面
波传播方向
t + t
· ·· · · · · t · · · ·· · ·
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 圆孔衍射
菲涅尔圆孔衍射
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 各种孔径的夫琅禾费衍射图样 正三 边形 孔 正四 边形 孔
正六 边形 孔
正八 边形 孔
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 圆屏衍射 R S 直边衍射 rk
P
菲涅尔圆屏衍射
直边衍射
2、惠更斯—菲涅耳原理
第 4 章 光的衍射
一、衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理
二、单缝的夫琅禾费衍射
三、光学仪器的分辨本领
四、光栅衍射
五、光栅光谱
六、X 射线衍射
大学物理光的衍射
XX,
汇报人：XX
01
02
03
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。
汇报人：XX
01
02
03
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。
[优选]人教版教材高中物理《光的衍射》PPT幻灯片
![[优选]人教版教材高中物理《光的衍射》PPT幻灯片](https://img.taocdn.com/s3/m/f8a9ee31aeaad1f347933f5c.png)
考点一 对衍射现象的理解 1．如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝 观察日光灯光源时所看到的四个图像(黑色部分表示亮条纹)．当 狭缝宽度从 1.8 mm 逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是 (A )
A．abcd C．bacd
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
解析 光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都 是光波叠加的结果；从条纹特点看，虽然在条纹宽度、间距方面 有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相间的，白 光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，D 项正确，A、B、C 三 项错误．
【 （名校 师课 整堂 理】课获本奖专P题PT）-［人人教教版版教］材教高 材中高物中理 物《理光《 的 衍光射的衍 》P射PT》幻PP灯T 片说课 ppt稿优（质最说新课版稿本（）精推选荐）
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
对点训练
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
B．dcba D．badc
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
解析 当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波 长更小时即能发生明显的衍射现象．显然狭缝宽度 1.8 mm 远大 于光的波长，故不能发生明显的衍射现象，根据光的直线传播原 理，此时我们看到的应该是条纹状的光斑，即图像 a，随狭缝的 宽度的减小，光斑的宽度逐渐减小，在发生明显的衍射前看到图 像 b；当发生明显的衍射时，随狭缝的宽度逐渐变小，衍射条纹 的宽度逐渐变大，而条纹宽度较小的是 c，条纹宽度较大的是 d， 所以先观察到 c，再观察到 d.综上所述，当狭缝宽度从 1.8 mm 逐渐变小时，我们依次看到的四个图像的顺序是 abcd，A 项正确．
A．abcd C．bacd
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
解析 光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都 是光波叠加的结果；从条纹特点看，虽然在条纹宽度、间距方面 有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相间的，白 光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，D 项正确，A、B、C 三 项错误．
【 （名校 师课 整堂 理】课获本奖专P题PT）-［人人教教版版教］材教高 材中高物中理 物《理光《 的 衍光射的衍 》P射PT》幻PP灯T 片说课 ppt稿优（质最说新课版稿本（）精推选荐）
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
对点训练
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
B．dcba D．badc
（名师整理课本专题）人教版教材高 中物理 《光的 衍射》P PT幻灯 片ppt 优质说 课稿（ 精选）
解析 当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波 长更小时即能发生明显的衍射现象．显然狭缝宽度 1.8 mm 远大 于光的波长，故不能发生明显的衍射现象，根据光的直线传播原 理，此时我们看到的应该是条纹状的光斑，即图像 a，随狭缝的 宽度的减小，光斑的宽度逐渐减小，在发生明显的衍射前看到图 像 b；当发生明显的衍射时，随狭缝的宽度逐渐变小，衍射条纹 的宽度逐渐变大，而条纹宽度较小的是 c，条纹宽度较大的是 d， 所以先观察到 c，再观察到 d.综上所述，当狭缝宽度从 1.8 mm 逐渐变小时，我们依次看到的四个图像的顺序是 abcd，A 项正确．
光的衍射 课件-高二物理人教版(2019)选择性必修第一册
4.衍射的分类：单缝衍射 圆孔衍射 圆盘或圆球衍射（障碍物衍射）
二.单缝衍射
单 缝 衍 射 实 验
二.单缝衍射
（1）单色光的衍射图样:中间亮纹最宽最亮，两边是对称的明暗 相间条纹，亮条纹强度和宽度向两边逐渐减小。
二.单缝衍射
（2）波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大；
二.单缝衍射
五、光栅衍射
鸟类羽毛的彩色反光，昆虫翅膀、体表的反光等等都是来自微观结构上同向排列的羽毛纤维或鳞片产生的衍射效应。
五、光栅衍射
鸟类构上同向排列的羽毛纤维或鳞片产生的衍射效应。
五、光栅衍射
这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅,
五、光栅衍射
七彩祥云照片 由于太阳光为白光，是复色光，其中包含七种单色光，所以在云层的边缘或缝隙 中发生衍射时出现七彩光，是常见的自然现象。要发生这样的现象须满足一定的 条件，即当云间缝隙和光的波长差不多或小于光的波长时，才能观察到明显的衍 射现象。
二.单缝衍射
2、单缝衍射与双缝干涉条纹的异同比较
（1）相同点：产生原理都是由于光的叠加而产生 的，中央均为明纹；明暗相间的；对称分布。
干涉条纹
（2）不同点：
①干涉条纹是等间距的，各条纹的亮度差别较小，
条纹条数较多。 ②衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，
衍射条纹
两侧条纹较暗较窄，对称分布；
三、圆孔衍射
少年菲涅尔之前也没有想到自己的理论会有这么一个神奇的结果，因为要计算出这个亮斑需要高深的数学技巧，而泊松是当时最 负盛名的数学家，换了别人还真不容易得出这个结果。但是菲涅尔还是接受了挑战，经过精心的实验，终于到了见证奇迹的时刻，在 圆板阴影的中心居然真的出现了一个亮斑，而这个亮斑因此也被称为“泊松亮斑”，看来物理学家们都是一群心机boy，这个事件也就成 了科学史上最大的打脸事件。
二.单缝衍射
单 缝 衍 射 实 验
二.单缝衍射
（1）单色光的衍射图样:中间亮纹最宽最亮，两边是对称的明暗 相间条纹，亮条纹强度和宽度向两边逐渐减小。
二.单缝衍射
（2）波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大；
二.单缝衍射
五、光栅衍射
鸟类羽毛的彩色反光，昆虫翅膀、体表的反光等等都是来自微观结构上同向排列的羽毛纤维或鳞片产生的衍射效应。
五、光栅衍射
鸟类构上同向排列的羽毛纤维或鳞片产生的衍射效应。
五、光栅衍射
这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅,
五、光栅衍射
七彩祥云照片 由于太阳光为白光，是复色光，其中包含七种单色光，所以在云层的边缘或缝隙 中发生衍射时出现七彩光，是常见的自然现象。要发生这样的现象须满足一定的 条件，即当云间缝隙和光的波长差不多或小于光的波长时，才能观察到明显的衍 射现象。
二.单缝衍射
2、单缝衍射与双缝干涉条纹的异同比较
（1）相同点：产生原理都是由于光的叠加而产生 的，中央均为明纹；明暗相间的；对称分布。
干涉条纹
（2）不同点：
①干涉条纹是等间距的，各条纹的亮度差别较小，
条纹条数较多。 ②衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，
衍射条纹
两侧条纹较暗较窄，对称分布；
三、圆孔衍射
少年菲涅尔之前也没有想到自己的理论会有这么一个神奇的结果，因为要计算出这个亮斑需要高深的数学技巧，而泊松是当时最 负盛名的数学家，换了别人还真不容易得出这个结果。但是菲涅尔还是接受了挑战，经过精心的实验，终于到了见证奇迹的时刻，在 圆板阴影的中心居然真的出现了一个亮斑，而这个亮斑因此也被称为“泊松亮斑”，看来物理学家们都是一群心机boy，这个事件也就成 了科学史上最大的打脸事件。
光的衍射课件-高二物理人教版(2019)选择性必修第一册
这是光发生衍射的结果
解析：选项A是由光的直线传播产生的；选项B是光的衍射产生的；选项
C是因为白光中红色光的波长最长，亮纹最宽，故偏离中央亮纹最远；选项D
是色散现象。
三、例题分析
例3 （多选）图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图B样C ，则( ) A．甲为红光的衍射图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的衍射图样 D．丁为紫光的干涉图样
三、例题分析
例2 （多选）以下关于光现象的说法正确的是（ BC ） A．一个面光源发出的光经较大的障碍物后在屏上的影有本影和半影，
这是光发生衍射的结果 B．把两支铅笔捏紧，通过中央的细缝去观察日光灯，会看到彩色条纹，
这是光发生衍射的结果 C．白光通过单缝衍射时，偏离中央亮纹最远的是红光 D．一束平行白光经凸透镜折射后，在其后的屏上也会看到彩色的亮环，
解析： 由干涉图样条纹间距公式 ΔX Lλ 与知条纹是等间距的，甲乙是干 d
涉条纹，由于衍射图样间距不等，丙丁是衍射条纹由于红光的波长长，条纹 间距大，所以甲为红光的干涉条纹，乙为紫光的干涉条纹，丙是红光的衍射 条纹，丁是紫光的衍射条纹。
四、总结
谢谢！
DNA的双螺旋结构
内容讲解
一、光的衍射
单缝衍射
单缝宽0.4mm
单缝宽0.8mm
白光衍射图样
一、光的衍射
单缝衍射图样的特点
单缝宽0.4mm
单缝宽0.8mm
白光衍射图样
单色光：则中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹， 其亮度和宽度依次减小。
白光：中央为白色亮条纹，且最宽最亮，两边为彩色条纹。
4.5 光的衍射
学习目标
1、了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 2、知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、 技术和社会的关系。 3、通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从 它有哪些应用？
解析：选项A是由光的直线传播产生的；选项B是光的衍射产生的；选项
C是因为白光中红色光的波长最长，亮纹最宽，故偏离中央亮纹最远；选项D
是色散现象。
三、例题分析
例3 （多选）图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图B样C ，则( ) A．甲为红光的衍射图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的衍射图样 D．丁为紫光的干涉图样
三、例题分析
例2 （多选）以下关于光现象的说法正确的是（ BC ） A．一个面光源发出的光经较大的障碍物后在屏上的影有本影和半影，
这是光发生衍射的结果 B．把两支铅笔捏紧，通过中央的细缝去观察日光灯，会看到彩色条纹，
这是光发生衍射的结果 C．白光通过单缝衍射时，偏离中央亮纹最远的是红光 D．一束平行白光经凸透镜折射后，在其后的屏上也会看到彩色的亮环，
解析： 由干涉图样条纹间距公式 ΔX Lλ 与知条纹是等间距的，甲乙是干 d
涉条纹，由于衍射图样间距不等，丙丁是衍射条纹由于红光的波长长，条纹 间距大，所以甲为红光的干涉条纹，乙为紫光的干涉条纹，丙是红光的衍射 条纹，丁是紫光的衍射条纹。
四、总结
谢谢！
DNA的双螺旋结构
内容讲解
一、光的衍射
单缝衍射
单缝宽0.4mm
单缝宽0.8mm
白光衍射图样
一、光的衍射
单缝衍射图样的特点
单缝宽0.4mm
单缝宽0.8mm
白光衍射图样
单色光：则中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹， 其亮度和宽度依次减小。
白光：中央为白色亮条纹，且最宽最亮，两边为彩色条纹。
4.5 光的衍射
学习目标
1、了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 2、知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、 技术和社会的关系。 3、通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从 它有哪些应用？
大学物理光的衍射
波导型器件
利用光的衍射原理，在光纤通信中实现光信 号的传输、调制和检测等功能。
阵列波导光栅（AWG）
用于光纤通信网络中，实现多路光信号的复 用和解复用。
衍射光栅
用于波分复用（WDM）系统中，将不同波 长的光信号分离或合成。
应用领域
光纤通信、光网络、数据中心等。
微型显示技术中衍射元件
微型显示技术
利用衍射元件实现微型化、高清晰度 的显示技术，如头戴式显示器 （HMD）、智能手机等。
02
典型衍射实验及观察
单缝衍射实验
实验装置
包括单色光源、单缝、屏幕等部 分。
光源要求
需要使用单色光，因为不同波长 的光在衍射时产生的干涉图样不 同，单色光可保证实验结果的准 确性。
单缝要求
单缝宽度要远小于光的波长，这 样才能产生明显的衍射现象。
观察结果
在屏幕上可以观察到明暗相间的 衍射条纹，中央条纹最亮，两侧
波动理论与衍射
波动理论
光具有波动性质，可以看作是一种电磁波。光的衍射现象可以用波动理论来解释。
衍射的解释
当光波遇到障碍物或小孔时，障碍物或小孔的尺寸与光波的波长相当或更小时，光 波会发生明显的衍射现象。这是因为光波在障碍物或小孔的边缘处发生弯曲，使得 光波的传播方向发生改变。
惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯-菲涅尔原理
衍射光学与计算光学的融合
随着计算机技术的不断发展，计算光学在衍射光学中的应用将越来越广 泛。未来，衍射光学与计算光学的融合将成为光学领域的重要发展趋势， 为光学设计和制造带来更多的可能性。
THANKS
感谢观看
条纹依次递减。
双缝干涉与衍射比较
实验装置
双缝干涉实验与衍射实验装置类似，只是在单缝处 改为双缝。
利用光的衍射原理，在光纤通信中实现光信 号的传输、调制和检测等功能。
阵列波导光栅（AWG）
用于光纤通信网络中，实现多路光信号的复 用和解复用。
衍射光栅
用于波分复用（WDM）系统中，将不同波 长的光信号分离或合成。
应用领域
光纤通信、光网络、数据中心等。
微型显示技术中衍射元件
微型显示技术
利用衍射元件实现微型化、高清晰度 的显示技术，如头戴式显示器 （HMD）、智能手机等。
02
典型衍射实验及观察
单缝衍射实验
实验装置
包括单色光源、单缝、屏幕等部 分。
光源要求
需要使用单色光，因为不同波长 的光在衍射时产生的干涉图样不 同，单色光可保证实验结果的准 确性。
单缝要求
单缝宽度要远小于光的波长，这 样才能产生明显的衍射现象。
观察结果
在屏幕上可以观察到明暗相间的 衍射条纹，中央条纹最亮，两侧
波动理论与衍射
波动理论
光具有波动性质，可以看作是一种电磁波。光的衍射现象可以用波动理论来解释。
衍射的解释
当光波遇到障碍物或小孔时，障碍物或小孔的尺寸与光波的波长相当或更小时，光 波会发生明显的衍射现象。这是因为光波在障碍物或小孔的边缘处发生弯曲，使得 光波的传播方向发生改变。
惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯-菲涅尔原理
衍射光学与计算光学的融合
随着计算机技术的不断发展，计算光学在衍射光学中的应用将越来越广 泛。未来，衍射光学与计算光学的融合将成为光学领域的重要发展趋势， 为光学设计和制造带来更多的可能性。
THANKS
感谢观看
条纹依次递减。
双缝干涉与衍射比较
实验装置
双缝干涉实验与衍射实验装置类似，只是在单缝处 改为双缝。
2024版大学物理光的衍射课件
圆孔衍射
实验装置与原理
圆孔衍射实验采用圆形小孔作为分波前装置，当单色光波通过圆孔时，会在屏幕上形成明暗相间的衍射环。 实验装置包括光源、圆孔、屏幕等部分。
衍射环特点
圆孔衍射环呈现中间亮、外围暗的特点。亮环的半径随着衍射角的增大而减小，暗环则相反。环的间距与圆 孔直径、光波长以及观察距离有关。
衍射公式与计算
光谱分辨率
光谱分辨率是指光谱仪器能够分辨的最 小波长间隔。光栅作为分光元件，其光 谱分辨率取决于光栅常数、入射光波长 和观测角度等因素。
多缝干涉与衍射光栅
多缝干涉
当多个相干光源发出的光波在空间某一点叠加时，会产生多缝干涉现象。在衍 射光栅中，透光缝相当于多个相干光源，因此衍射光栅可以产生多缝干涉现象。
X射线衍射在材料科学中的应用
物相分析
通过X射线衍射可以确定材料的物相组成，即材料中各种晶 体的类型和含量。这对于研究材料的性能和应用具有重要 意义。
晶体结构研究
X射线衍射是研究晶体结构的重要手段之一。通过分析衍射 数据，可以揭示晶体中原子的排列方式和化学键的性质， 进而深入了解材料的物理和化学性质。
材料性能表征
X射线衍射还可以用于表征材料的各种性能，如晶体取向、 晶格畸变、内应力等。这些信息对于优化材料的制备工艺 和提高材料性能具有重要指导作用。
05
激光全息与光学信息处理
全息照相原理及特点
原理
全息照相是利用激光的相干性，通过记录物体反射或透射光波与参考光波干涉形成 的全息图，再经过再现过程，得到物体的三维立体像。
根据基尔霍夫衍射理论，可以推导出圆孔衍射的公式，用于计算衍射环的位置和强度分布。同时，也可以利 用该公式分析圆孔直径、光源波长等因素对衍射环的影响。
光的衍射现象ppt课件
[教学难点]
菲涅耳半波带、光栅方程、光栅光谱
.
1
光的衍射
.
2
一、光的衍射现象
衍射——光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影
区,并在屏上出现光强不均匀分布的现象。同光的干涉 现象一样，是光的本质特性之一。
.
3
不同宽度的单缝衍射图样
.
4
单缝衍射
.
5
圆孔衍射
日常生活中为什么我们很容易观察到声波、无线电波的衍射， 而难以观察到光波的衍射呢？这是由于声波和无线电波的波长较 长（约几百米），自然界中存在这样尺度的障碍物或空隙（如墙、 山秋和建筑物等），容易表现出衍射现象；而光波的波长很短 （4000-7600Å )，自然界中通常不存在如此小的障碍物或空隙，光 主要表现出直线传播的特性。
如何从理论上解释光的衍射现象呢？
.
8
二、Huygens-Fresnel原理
.
9
惠更斯 — 菲涅耳原理 惠更斯 波阵面上各点都看成是子波波源
能定性解释光的传播方向问题
菲涅耳 波场中各点的强度由各子波在该点 的相干叠加决定
能定量解释衍射图样中的强度分布
波前上每个面元d都可以看成是新的振动中 心，它们发出次波。在空间某一点P的振动是 所有这些次波在该点的相干迭加。
相 邻 小 环 带 在 P 0 贡 献 的 振 动 位 相 差 m ,振 动 .的 合 成 用 矢 量 图 来 表 示
29
其余的半波带同样处理，并考虑到倾斜因子 f ( ) 的影响， 半径将逐渐收缩，形成螺旋线
uur
M 1 Am
m
u ur
A1
u ur
u ur
A3
o u ur A 2
光的衍射的基本理论优秀PPT
i
②K(θ)表示了子波的振幅在各个方向上是不同的，其值在0与1之 间 。 如 果 一 平 行 光 垂 直 入 射 到 ∑ 上 ， 则 cos(n,l) ＝ － 1 ， cos(n,r)=cosθ.因此,当θ等于0时，K(θ)＝1，这说明在波面法线 方向上的子波贡献最大。
3.1 衍射的基本理论
3.1.4 基尔霍夫公式的近似 确定一个特定衍射问题的严格解是很困难的，必须根据实际条
E ~(P)iz1E ~(Q )eikd r
3.1 衍射的基本理论
3.1.4 基尔霍夫公式的近似
E(P) i
E(Q)eikrd
z1
注: 由于指数中的r所 影响的是子波场的相位， r的微小变化都会引起相 位很大的变化，所以r未 用z1代替。
3.1 衍射的基本理论
3.1.4 基尔霍夫公式的近似
惠更斯原理是最早描述光波传 播过程的一个原理。这个原理指 出：在光波场中，某一时刻t的光 波波前上每一点都是一个子波波 源，发射于波。在新的t +Δ t时刻 的波前是这些子波的包迹面，波 阵面的法线方向就是该波的传播 方向。惠更斯原理没有给出新波 前上光波振幅，无法说明衍射现 象。
3.1 衍射的基本理论 3.1.2 惠更斯-菲涅尔原理
10
5
0
-5
-10
-10
-5
10
5
0
-5
0
5
10
-10
-10
-5
0
圆孔衍射现象
5
10
3.1 衍射的基本理论 3.1.1 光衍射现象
2. 衍射与干涉的不同
光的衍射现象与光的干涉现象就其实质来讲，都是相干 光波叠加引起的光强的重新分布，不同的是，干涉是有限个 相干光波的叠加，衍射是无限个相干光波的叠加。
②K(θ)表示了子波的振幅在各个方向上是不同的，其值在0与1之 间 。 如 果 一 平 行 光 垂 直 入 射 到 ∑ 上 ， 则 cos(n,l) ＝ － 1 ， cos(n,r)=cosθ.因此,当θ等于0时，K(θ)＝1，这说明在波面法线 方向上的子波贡献最大。
3.1 衍射的基本理论
3.1.4 基尔霍夫公式的近似 确定一个特定衍射问题的严格解是很困难的，必须根据实际条
E ~(P)iz1E ~(Q )eikd r
3.1 衍射的基本理论
3.1.4 基尔霍夫公式的近似
E(P) i
E(Q)eikrd
z1
注: 由于指数中的r所 影响的是子波场的相位， r的微小变化都会引起相 位很大的变化，所以r未 用z1代替。
3.1 衍射的基本理论
3.1.4 基尔霍夫公式的近似
惠更斯原理是最早描述光波传 播过程的一个原理。这个原理指 出：在光波场中，某一时刻t的光 波波前上每一点都是一个子波波 源，发射于波。在新的t +Δ t时刻 的波前是这些子波的包迹面，波 阵面的法线方向就是该波的传播 方向。惠更斯原理没有给出新波 前上光波振幅，无法说明衍射现 象。
3.1 衍射的基本理论 3.1.2 惠更斯-菲涅尔原理
10
5
0
-5
-10
-10
-5
10
5
0
-5
0
5
10
-10
-10
-5
0
圆孔衍射现象
5
10
3.1 衍射的基本理论 3.1.1 光衍射现象
2. 衍射与干涉的不同
光的衍射现象与光的干涉现象就其实质来讲，都是相干 光波叠加引起的光强的重新分布，不同的是，干涉是有限个 相干光波的叠加，衍射是无限个相干光波的叠加。
- 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、"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、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)。
第十四章 波动光学 14-5光的衍射 一 光的衍射现象 光在传播过程中遇到障碍物时，当光的波长与障 碍物的尺寸可以比拟时，光能够绕过障碍物从而在其 阴影区继续传播的现象 光的衍射
第十四章 波动光学
圆孔衍射
S
*
H
P
（较大/小）
G
单缝衍射 （较宽/窄）
S
*
第十四章 波动光学 二 惠更斯 — 菲涅尔原理 惠更斯原理 介质中波动传播到的各点都可以看作 是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波 的包络就是新的波前.
ut
平 面 波
球 面 波
R1
O
R2
第十四章 波动光学
菲涅尔补充
S
e r P *
同一波阵面上发出的光是相干光。
S ： t 时刻波阵面
S
S ：波阵面上面元
(子波波源)
s 子波在P 点引起的振动振幅 dEP ，并与 有关。 r 子波不能向后传播 , dEP ; , dEP 0
第十四章 波动光学
教学基本要求:
二 光的衍射
1 理解惠更斯-菲涅尔原理的物理意义；
2 了解菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的区别； 3 能用半波带法分析讨论夫琅禾费单缝衍射 的光强分布； 4 掌握光栅方程，并根据方程确定光栅衍射 的明纹位置. 5 掌握光栅常数的概念及其对光栅谱线分布 的影响；能够分析并理解光栅光谱的重叠现象.
2 惠更斯 — 菲涅尔原理 空间某点的光强等于波面上 各点发出的子波在该点相干叠加的总光强.
第十四章 波动光学 三 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 菲涅尔衍射 夫琅禾费 衍射
S
缝
P
缝
光源、屏与缝相距有限远 在夫 实琅 验禾 中费 实衍 现射
光源、屏与缝相距无远
S
L1
R
L2
P