圆孔衍射图样的中央一定是亮斑吗

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《医用物理学波动光学题库》含答案(中医药社)

第九章题一、单选题1、杨氏双缝实验中，为了增大屏上干涉条纹之间的距离，可（）A) 缩小两缝之间的距离B) 缩小两缝与屏之间的距离C) 减小入射光的强度D) 减小入射光的波长答案: A知识点：9.3、杨氏双缝干涉难度: 3提示：无题解：无2、相干光产生干涉现象在空间某点加强的条件是两光源到某点的（）A)几何路径相同B)光强度相同C)相位差是2π的整数倍D) 位相差恒定答案: C知识点： 9.2光程和光程差 9.3杨氏双缝干涉难度: 2提示：无题解：无3、钠光灯发出的自然光，强度为I0，照射在一偏振片上，则透射光的强度为（）A)I0B)I0 /4C)I0 /2D) 不能确定答案: C知识点：9.8、自然光和偏振光 9.12、马吕斯定律难度: 2提示：无题解：无4、波长为λ的单色光垂直投射到一单缝上，若P点为衍射图样的二级明纹，则对P点而言，单缝可被分割成的半波带数目为( )A)2B)3C)4D)5答案: D知识点：9.5、单缝衍射难度: 3提示：无题解：无5、用以下四种光分别照射同一双缝，则在屏上产生的干涉条纹中，任意两相邻暗纹间距最小者为( )A)红光B)蓝光C)紫光D)黄光答案: C知识点：9.3、杨氏双缝干涉难度: 3提示：无题解：无6、间距为0.3mm的双缝，距屏1m远，单色平行光照射。

测得屏上中央亮纹中心到第二级亮纹中心的距离为4mm,则此单色光的波长为( )A)900nmB)150nmC)600nmD)120nm答案: C知识点：9.3、杨氏双缝干涉难度: 3提示：无题解：无7、用600nm的单色光垂直照射每厘米5000条刻痕的光栅，理论上最多能看到的明纹条数为( )A)2B)3C)6D)7答案: D知识点：9.7、光栅衍射难度: 4提示：无题解：无8、关于光波的偏振现象，下列说法正确的是( )A)光具有偏振现象说明光是纵波B)偏振光一定是单色光C)单色光一定是偏振光D)偏振光可以是单色光，也可以是复色光答案: D知识点：9.8、自然光和偏振光难度: 1提示：无题解：无9、一束太阳光以某一入射角射在平面玻璃上，这时反射光为完全偏振光，透射光的折射角为32°，则入射角为( )A) 32°B) 28°C) 60°D) 58°答案: D知识点：9.9、布儒斯特定律难度: 2提示：无题解：无10、光波垂直入射到每厘米具有5000条的透射光栅中，理论上第四级光谱中可观察到的最长光波的波长是( )A) 300nmB) 500nmC) 600nmD) 700nm答案: B知识点：9.7、光栅衍射难度: 4提示：无题解：无11、设圆孔衍射实验装置的透镜L2的焦距为f , 圆孔半径为a，入射单色光的波长为λ，则中央亮斑的直径为( )A) 1.22fλ/aB)fλ/aC) 0.61fλ/aD) 2.44fλ/a答案: A知识点：9.6、圆孔衍射难度: 3提示：无题解：无12、在光栅常数d=1.8×10-6m的透射光栅中，第三级光谱理论上可观察的最长波长是( )B) 400nmC) 600nmD) 300nm答案: C知识点：9.7、光栅衍射难度: 4提示：无题解：无13、波长λ=600nm的单色光垂直投射到一光栅上，测得第2级谱线的衍射角为30°，则光栅常数为( )A) 2.4×10-7mB) 2.4×10-6mC) 1.2×10-7mD) 1.2×10-6m答案: B知识点：9.7、光栅衍射难度: 2提示：无题解：无14、用600nm的平行光垂直照射一相距0.3mm的双缝。

光学第二章习题

第二章习题一、选择题：2008．在菲涅耳圆屏衍射的几何阴影中心处（ B ）（A）永远是个亮点，其强度只与入射光强有关。

（B）永远是个亮点，其强度随着圆屏的大小而变。

（C）有时是亮点，有时是暗点。

2014．一波长为500nm的单色平行光，垂直射到0.02cm宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射花样中心两旁第二条暗纹之间的距离为3mm，则所用透镜的焦距为（ D ）（A）60mm （B）60cm （C）30mm （D）30cm2026．一个衍射光栅宽为3cm，以波长为600nm的光照射，第二级主极大出现于衍射角为300处。

则光栅的总刻度线数为A（A）1.25*104 （B）2.5*104 （C）6.25*103 （D）9.48*1032028．X 射线投射在间距为d的平行点阵面的晶体中，试问发生布拉格晶体衍射的最大波长为多少？D（A）d/4 （B）d/2 （C）d （D）2d2128. 菲涅尔圆孔衍射实验表明，几何光学是波动光学在一定条件下的近似，如果从圆孔露出来的波面对所考察的点作出的的半波带的数目为K，这种条件下可表达成：（ D ）（A）衍射波级数K~0；（B）衍射波级数K=1；（C）衍射波级数K〉1；（D）衍射波级数K〉〉1。

2129. 用半波带法研究菲涅尔圆孔的衍射的结果说明，圆孔轴线上的P点的明暗决定于：（C ）（A）圆孔的大小；（B）圆孔到P点的距离；（C）半波带数目的奇偶；（D）圆孔半径与波长的比值。

2130 用半波带法研究菲涅尔圆孔衍射时，圆孔线上P点的明暗决定于：（D ）（A）圆孔的直径；（B）光源到圆孔的距离；（C）圆孔到P的距离；（D）圆孔中心和边缘光线到P点的光程差。

2131 一波带片主焦点的光强约为入射光强的400倍，则波带片的开带数为：（ A ）（A）10；（B）20；（C）40；（D）100。

2132 在夫琅和费单缝衍射中，当入射光的波长变大时，中央零级条纹：（B ）（A）宽度变小；（B）宽度变大；（C）宽度不变；（D）颜色变红。

圆孔衍射

6
S1 S2
可分辨此时两爱里斑重叠部分的光强为一个光斑中心最大值的 80％。％。
S1 S2
恰可分辨
两爱里斑中心距d 恰好等于爱里斑半径。两爱里斑中心距 0恰好等于爱里斑半径。
S1 S2
不可分辨
7
2.光学仪器分辨率光学仪器分辨率满足瑞利判据的两物点间的距离，满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能分辨的最小距离。所能分辨的最小距离。此时两个物点对透镜中心所张的角δϕ称为最小分辨角。 δϕ称为最小分辨角的角δϕ称为最小分辨角。 d0为光学仪器可分辨的最小距离，即为两物点可为光学仪器可分辨的最小距离，分辨的最小距离，为圆孔到两物点的垂直距离，分辨的最小距离，L为圆孔到两物点的垂直距离，若为光学仪器，即为焦距f 为圆孔直径。光学仪器，则L即为焦距f。D为圆孔直径。光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的分辨率光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的分辨率。
4
二、光学仪器的分辨本领
一般光学仪器成像，一般光学仪器成像，光学仪器对点物成象是一个有一定大小的爱里斑。有一定大小的爱里斑。所以由于衍射现象会使图像边缘变得模糊不清，由于衍射现象，所以由于衍射现象，会使图像边缘变得模糊不清，使图像分辨率下降。使图像分辨率下降。点物S 象S’ 一个透镜成象的光路可用两个透镜的作用来 L 等效，如图所示：等效，如图所示： L1 L2 象点物就相当于在透点物物方焦点处，镜L1物方焦点处，经通 f1 f2 光孔径A，光孔径，进行夫琅和费衍射，在透镜L 费衍射，在透镜 2的象 A 方焦点处形成的中央零仅当通光孔径足够大时，仅当通光孔径足够大时，级明斑中心。级明斑中心。爱里斑才可能很小。 a >> λ 爱里斑才可能很小。 5

2.7圆孔衍射(Diffraction by Circular Aperture)

$2.7圆孔衍射(Diffraction by Circular Aperture)$

衍射限制了透镜的分辨能力的示意图。
对两个象斑，怎么算可分辨，怎么算不可分辨？有没有定量的标准？ 3、瑞利判据对于两个相等光强的非相干物点, 如果其一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘(第一暗纹处), 则此两物点被认为是刚刚可以分辨。
刚可分辨不可分辨非相干叠加
1.0
0.8
S1 D * * S2 爱里斑的半角宽为1
直径305m，能探测射到整个地球表面仅10-12W的功率，也可探测引力波。
显微镜：
D R 1.22
D不会很大，可
(紫光显微镜) （电子显微镜）
1
R
电子的波长很小：0.1 Å-1Å, ∴分辨本领 R 很大。
用电子显微镜观察一种小蜘蛛的头部
用电子显微镜观察红血球（假彩色）
= 1 0 I
1.22 1 sin 1 D
假设按瑞利判据的最小分辨角为
它就是两个衍射斑的角距离，也就是等于爱里斑的半角宽：
1 1.22

D
定义：透镜的分辨本领
D R 1.22
1
D R
D R 1.22
Ip I0
1
I 0 1
中央极大第一极小第一次极大第二极小第二次极大第三极小
0
0.610 0.819 1.116 1.333 1.619 1.847

R
0
0.0175

R

R
0
0.0042
sin 20 1.333 sin 3 1.619 sin 30 1.847
物点

象斑
物(物点集合) 象(象斑集合) 透镜成象清楚不清楚，要考虑物镜衍射的因素。注：目镜的放大倍数本质上不能解决清晰不清晰的问题

圆孔衍射光学仪器的分辨本领

d0 1.22 L D
D 1.22
光学仪器的最小分辨角越小，分辨率就越高。
7
1
•光学镜头直径越大，分辨率越高。
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，由4片地面观测用哈勃望透镜组成。远镜观测 •采用波长较短的光，也可提高分辨率。
f 第一级暗环直径 d 为爱里斑直径。第一暗环对应的衍射角 0 称为爱里斑的半角宽，理论计算得：
D 越大越小，衍射现象越不显著。
2
例：在圆孔的夫琅和费衍射中，设圆孔半径R1=0.1mm 透镜L2的焦距 f =50cm ，所用单色光波长 500 nm ，试求：在接收屏上爱里斑的半径；若圆孔半径改用 R2=1.0mm，其它条件不变，爱里斑半径变为多大？解：因为 r0 0 f 1.22f / D
一般光学仪器成像，光学仪器对点物成象是一个有一定大小的爱里斑。
所以由于衍射现象，会使图像边缘变得模糊不清，使图像分辨率下降。
象S’ 一个透镜成象的光路可用两个透镜的作用来 L 等效，如图所示： L1 L2 象点物就相当于在透点物镜L1物方焦点处，经通 f1 f2 光孔径A，进行夫琅和费衍射，在透镜L2的象 A 方焦点处形成的中央零仅当通光孔径足够大时，级明斑中心。 a 爱里斑才可能很小。 4 点物S
其波长约 0.1nm，用它来观察分子结构。
D 电子显微镜用加速的电子束代替光束， 1.22
1
电子显微镜拍摄的照片
8
例题：在正常的照度下，设人眼瞳孔的直径为3mm，而在可见光中，人眼最灵敏的是波长为550nm的绿光，问：（1）人眼的最小分辨角多大？（2）若物体放在明视距离25cm处，则两物体能被分辨的最小距离多大？解：（1）人眼瞳孔直径D=3mm，光波波长=5.510-5cm.

大学物理11.6 圆孔的夫琅禾费衍射

11.6 圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领
11.6.1 圆孔的夫琅禾费衍射 11.6.2 光学仪器的分辨本领
11.6.1 圆孔的夫琅禾费衍射
L
F S a G
L′
E
θ0
λ
a 中央是一个亮圆斑，中央是一个亮圆斑，周围有明暗相间的同心圆环．由第一暗环所包围的光斑叫爱里斑．圆环．由第一暗环所包围的光斑叫爱里斑．爱里斑的光能量约占总光能量的84%.当 λ a 趋于零时，趋于零时，斑的光能量约占总光能量的当 θ0 就趋于零，爱里斑就缩为一个点，就趋于零，爱里斑就缩为一个点，这时波动光学与几何光学的结论趋于一致．与几何光学的结论趋于一致．
按照瑞利判据，按照瑞利判据，要分辨第 k 级光谱中波的两条谱线，长为 λ 和 λ + δλ 的两条谱线，就是波长为 λ 的光的第 k级主极大正好和波长为 λ + δλ 的光的第（的第（Nk − 1 级极小相重合. ）级极小相重合. kN − 1 λ = ( kN − 1)δλ kλ = (λ + δλ ) N λ ′= = kN 因为 k N>>1，所以 R 所以 δλ
半角宽度: 半角宽度 θ 0 ≈ sinθ 0 = 0.61
11.6.2 光学仪器的分辨本领
光学成像仪器的物镜大多都是圆形的，光学成像仪器的物镜大多都是圆形的，都会产生圆孔衍射．会产生圆孔衍射．几何光学认为一个物点发出的光通过透镜后对应一个像点，的光通过透镜后对应一个像点，波动光学则认为对应一个圆孔衍射花样，为对应一个圆孔衍射花样，物镜对一个物体所成的像不是由理想的几何光学的像点组成的，成的像不是由理想的几何光学的像点组成的，而是由一系列爱里斑组成的．而是由一系列爱里斑组成的．如果两个物点所对应的爱里斑基本不重叠，对应的爱里斑基本不重叠，则这两个物点的像就能清楚地分辨；就能清楚地分辨；如果两个物点所对应的爱里斑重叠过甚，则这两个物点的像就不能分辨，斑重叠过甚，则这两个物点的像就不能分辨，则物体的像也就模糊了．则物体的像也就模糊了．

光的衍射、偏振、色散、激光

光的衍射、偏振、色散、激光条纹，即发生衍射现象．要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已．②图样特征．单缝衍射条纹分布是不均匀的，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，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射．①圆孔衍射的现象．如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环．②图样特征．衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．(3)圆板衍射．在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑．小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．2．衍射光栅(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．(2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量．(3)种类：⎧⎨⎩透射光栅反射光栅．3．衍射现象与干涉现象的比较种类项目单缝衍射双缝干涉不产生只要狭缝足够小，任何频率相同的两列光同点条件光都能发生波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、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4．三种衍射图样的比较如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可见：(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的．(2)衍射条纹的间距不等．(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别：①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”；②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大；③乙图背景是黑暗的，丙图背景是明亮的．5．光的直线传播是一种近似的规律光的直线传播是一种近似的规律，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)，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，光的直线传播只是近似规律．要点二、光的偏振1．自然光和偏振光(1)自然光：从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向．这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光．自然光介绍：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。

圆孔衍射光强分布特征及其应用.doc1

圆孔衍射光强分布特征及其应用引言光沿直线传播是建立几何光学的基本依据，在通常情况下，光表现出直线传播的性质，当光通过较宽的单缝是，会在屏上呈现出清晰的影子，这是光直线传播特性的表现。

但当一束光照诸如小孔、细缝、细丝等尺寸接近光波波长的微小障碍物时，却表现出与光沿直线传播不同的性质：在远处的屏上会观察到光线绕过障碍物到达偏离直线传播的区域，并在屏上呈现出明暗相间的光强分布条纹，即产生了光的衍射现象。

衍射现象通常分为两类：一类是菲涅尔衍射，另一类是夫琅禾费衍射。

夫琅禾费衍射包括单缝衍射，矩形孔衍射以及圆孔衍射等。

下面我们就讨论一下圆孔衍射。

大家都知道圆孔衍射，俗称小孔成像。

光学仪器中所用孔径光阑、透镜的边框等都相当于一个透光的圆孔,当平行单色光垂直照射到圆孔上时，光通过圆孔后被透镜会聚,按照几何光学，在光屏上只能出现一个亮点, 但是实际上在光屏上看到的是圆孔的衍射图样，中央是一个较亮的圆斑，外围是一组同心的暗环和明环。

我们把以第一暗环为周界的中央亮斑称为爱利(G. B. Airy)斑。

如图1.图11. 夫琅禾费圆孔衍射场强分布（1) 夫琅禾费圆孔衍射场强分布公式如图2所示，设圆孔半径为a，圆孔中心O位于光轴上，则圆孔上任意一点1， 1），与相应的直角坐标（x1，y1)的关系为Q的位置坐标为（r1111111sin cos ψψr y r x == （1）图2类似的，也可把观察平面上任意点P 的位置用极坐标（r ，ψ）表示，它们和直角坐标的关系为ψψsin ,cos r y r x == （2）计算夫朗禾费衍射的普遍公式为111122~)](exp[)](2exp[dy dx yy xx f iky x f ik C E +-+=⎰⎰∑（3）其中 CONSTy x E A fi ikf A C ===),(,)exp(11~λ夫琅和费衍射公式，透镜后焦面上的夫琅和费衍射分布式计算圆孔衍射时，积分域Σ是圆孔面积，用极坐标表示应为111ψσd dr r d =（4）而ψθψψθψsin sin ,cos cos ====fr f y f r f x （5）其中，θ是衍射角（衍射方向OP 与光轴的夹角）。

大学物理第7章第7节-圆孔缝夫琅禾费衍射及光学仪器的分辨率

a
b
(a) 可分辨
b
a a
b
0
(b) 恰能分辨
(c) 不能分辨
光学仪器分辨率 (瑞利判据): 其中一个艾里斑的极大处刚好落在另一个艾里斑的极小处时, 光学仪器恰好能够分辨出是两个点.
b
a
0
(b) 恰能分辨
光学仪器的最小分辨角: 在满足瑞利判据的条件下两物点对透镜光心的张角
0 1.22
7.7 圆孔夫琅禾费衍射及光学仪器的分辨率
一. 圆孔衍射将单缝夫琅禾费单缝衍射中的狭缝换成圆孔, 在屏上观察到明暗相间的同心圆环形衍射条纹, 即圆孔夫琅禾费衍射图样. 在中央处为一个圆形亮斑, 称为艾里斑.
圆孔夫琅禾费衍射图样的强度分布当 0 时为中央极大, 以中央极大对称分布的艾里斑的光强最大, 占入射光 I I 强度的 83.78%.
f N D f 200103 0.05m D N 4
镜头的最小分辨角
0 1.22
9

D
55010 5 1 . 34 10 rad 1.22 0.05
镜头能分辨出前方10m处的两物点最小距离
0
l
r
l r 0 10 1.34 105
1.34 104 m 0.134mm
对人眼, 最小分辨角为
55010 4 1 . 34 10 rad 0 1.22 1.22 3 D 5 10
9

眼睛能分辨出前方10m处的两物点最小距离
0
l
r
l r 0 10 1.34 104 1.34 103 m 1.34mm
1

D

圆孔衍射现象描述_概述解释说明

圆孔衍射现象描述概述解释说明1. 引言1.1 概述本篇长文旨在描述和解释圆孔衍射现象。

圆孔衍射是光学中的一种重要现象，当光通过一个小孔时会发生衍射，形成一个特定的光斑图案。

本文将从衍射现象的起因和原理、实验设备和方法等方面进行描述和概述。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、圆孔衍射现象描述、结果与分析、应用与意义以及结论与展望。

其中，引言部分对文章的内容进行概述，介绍了文章的目的和结构。

1.3 目的本文旨在全面而详细地描述圆孔衍射现象，并解释其原理和机制。

通过对实验结果的观察和数据分析，探讨其中存在的差异，并探讨圆孔衍射在光学器件中的应用以及其对科学发展的意义。

最后，在总结研究结论的基础上提出未来研究方向建议，为进一步深入研究圆孔衍射提供指导。

2. 圆孔衍射现象描述：2.1 衍射现象简介圆孔衍射是一种光的传播现象，当光通过一个圆形孔径时发生偏折和扩散，形成特定的衍射图样。

这一现象是由光波在遇到障碍物或孔径较小时发生的干涉效应造成的。

圆孔衍射是光学中最基本且常见的几何衍射实验之一，对我们深入理解光的性质和行为具有重要意义。

2.2 圆孔衍射的起因和原理当平行光线垂直照射到一个小孔时，光波会从该小孔中穿过并呈球面传播。

根据背后的赫曼德-费米原理，每个次级波都可以看作是来自前方各个点上的波源。

这些次级波会相互干涉，并在进入观察屏幕后形成明暗相间、呈环状分布的衍射图样。

根据菲涅尔-柯西公式，我们可以计算出在观察屏上不同位置处的光强分布情况。

这个分布与外部条件（例如光源的波长、观察距离等）以及孔径的大小有关。

在圆孔衍射中，光强最强的环为中央亮斑，其内外依次是一系列交替的明暗环。

2.3 圆孔衍射实验设备和方法进行圆孔衍射实验通常需要准备以下设备和工具：1. 光源：可以使用激光器或白光灯作为照明光源。

2. 狭缝：用于产生平行光束，确保入射到圆孔上的光线是平行的。

3. 圆孔：可以通过刻蚀或机械加工在一片无色玻璃板上制作一个小而圆形的孔口。

圆孔衍射条纹的特点

圆孔衍射条纹的特点圆孔衍射是光通过一个小孔后产生的光的传播现象。

当光通过一个小孔时，由于光的波动特性，光波会发生衍射，形成一系列的光的明暗条纹，这就是圆孔衍射条纹的特点。

圆孔衍射条纹的特点可以从以下几个方面来描述：1. 中心亮斑：圆孔衍射中最明亮的区域位于中心，这是由于中心光线的传播方向与孔的中心线方向相同，光线更趋于直线传播，形成强光斑。

2. 环形暗条纹：中心亮斑周围会出现一系列的环形暗条纹，这是由于光波的干涉效应导致的。

光波通过圆孔后会形成一系列的球面波，这些球面波相互叠加，使得某些区域的光波相消干涉，形成暗条纹。

3. 条纹的密度：圆孔衍射条纹的密度与孔的直径和光的波长有关。

当孔的直径较大或光的波长较小时，条纹的密度较小，暗条纹的间距较大；反之，当孔的直径较小或光的波长较大时，条纹的密度较大，暗条纹的间距较小。

4. 条纹的扩展：当圆孔的直径增大时，衍射条纹会随之扩展。

这是因为当孔的直径增大时，通过孔的光线更多，形成的球面波也更多，干涉效应更加明显，衍射条纹的范围也随之扩大。

圆孔衍射条纹的特点可以通过以下表述来描述：在圆孔衍射实验中，当光通过一个小孔后，会出现一系列的明暗条纹，其中最明亮的区域位于中心，形成中心亮斑；而中心亮斑周围会出现一系列的环形暗条纹，这是由于光波的干涉效应导致的。

条纹的密度与孔的直径和光的波长有关，当孔的直径较大或光的波长较小时，条纹的密度较小，暗条纹的间距较大；反之，当孔的直径较小或光的波长较大时，条纹的密度较大，暗条纹的间距较小。

此外，随着圆孔直径的增大，衍射条纹的范围也随之扩大。

总结起来，圆孔衍射条纹的特点主要包括中心亮斑、环形暗条纹、条纹的密度和条纹的扩展。

这些特点是由光的波动特性和干涉效应共同作用产生的，通过实验观察和理论分析可以得到以上结论。

大学物理课件---圆孔衍射--[福州大学李培官]

射，两光线在眼睛中的夹角为α，由n0α0= nα，即α0=nα 应用瑞利判据，当两光源恰好能分辨时这时两点光源对瞳孔的张角
S1
n0=1
n=1.33
1 . 22 min 0

n 1 . 22 1 . 22 0 mi n
nD

nD
D
三.解题举例
【例1】在通常亮度下，人眼的瞳孔直径约为3mm ，视觉感受的最灵敏的光波波长为 550 nm. 求：人眼的最小分辨角为多大？解：由题意有：
3 D 3 1 0 (2) 设两物点相距为d，则 d 人眼的最小分辨角为 d m i n
1 . 2 2 5 . 5 1 0 1 . 2 2 2 . 2 1 0 r a d
7 4
min
m in
l
l
则有：
2 4 5 d l
观察者 S
d =120 cm
x 恰能分辨时，有： 0 L
4 x L 25 2 . 3 10 0 . 058 ( mm ) 0
【例4】设人眼在正常照度下的瞳孔直径约3 mm ，而在可见光中，人眼最敏感的波长为 550nm ，问：(1) 人眼最小分辨角是多大？(2) 若物体放在明视距离25cm处，那么两物点相距为多远时恰能被分辨？解 (1) 人眼的最小分辨角为：
思考：如何提高仪器分辨率？
D R
提高光学
仪器的放大倍
数能提高角分辨率吗？望远镜：不可选择，可显微镜： D不会很大，可
D R
R
4.眼晴的分辨率
n n 0
视网膜上衍射图样衍射斑 0 S2 的半角宽度 λ D 1 . 22 1 . 22 0 D nD 当两光源对瞳孔的张角为α0时，由于前房液和玻璃状液的折

光学测试题2-解答

2. 波长为 600nm 的单色光正入射到一平面透射光栅上，有两个相邻主最大分别出现在 sin k 0.2 和 sin k 1 0.3 处，且第四级缺级。（1）求光栅常数 d 和缝宽 b；（2）列出光屏上实际呈现的全部级数；（3）若会聚透镜的焦距 1.5 m，屏幕上第 1 级亮条纹和第 2 级亮条纹之间的距离为多少？。（4） *若以 30 入射角倾斜入射光栅，在屏上显示的全部级数为多少？ d sin （5）以纵坐标表示强度，以 v 为横坐标，粗略作出光栅衍射的光强分布图样。习题 2.23 解（1）光栅方程 d sin k ，根据题意可得 d sin k k 和 d sin k 1 (k 1) ，由上述两式可求得习题 2.23
5. 波长为λ 的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为θ ＝±π ／６，则缝宽的大小为（ C A、λ ／２； B、λ ；） C、２λ ； D、３λ 。
6. 某元素的特征光谱中含有波长分别为1＝450 nm 和2＝750 nm 的光谱线。在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2 的谱线的级数将是（ D ） (A) 2 ，3 ，4，5 ．．． (B) 2 ，5 ，8 ，11．．． (C) 3 ，4 ，5，6 ．．． (D) 3 ，6 ，9 ，12．．． 7. 对某一定波长的垂直入射光，衍射光栅的屏幕上只能出现零级和一级主极大，欲使屏幕上出现
更高级次的主极大，应该（ B ） (A) 换一个光栅常数较小的光栅． (C) 将光栅向靠近屏幕的方向移动． (B) 换一个光栅常数较大的光栅． (D) 将光栅向远离屏幕的方向移动．
8. 在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅的透光狭缝宽度 b 和相邻两缝间不透光部分宽度 a 的关系为( B ) (A) a=b/2．

圆孔衍射条纹的特点

圆孔衍射条纹的特点圆孔衍射是一种光学现象，当光通过一个小孔时，会在光屏上形成一系列明暗的条纹，这些条纹就是圆孔衍射条纹。

这种现象可以用来研究光的波动性质和衍射现象。

圆孔衍射条纹具有以下几个特点：1. 中心明暗交替的圆形区域：圆孔衍射的特点之一是在光屏的中央会形成一个明亮的圆形区域，称为中央亮斑。

中央亮斑的直径与孔径的大小有关，孔径越大，中央亮斑越小。

中央亮斑周围是一系列的暗纹和亮纹，形成圆环状的图案。

2. 条纹的交替和扩展：从中央亮斑开始，条纹呈放射状扩展，明暗条纹交替出现。

明纹对应的是相位差为奇数倍的光波叠加，暗纹对应的是相位差为偶数倍的光波叠加。

随着距离中央亮斑越远，条纹的间距逐渐增大，直到最后变得足够稀疏无法观察到。

3. 条纹的强度：条纹的强度取决于光的波长和孔径的大小。

当光的波长较长或孔径较小时，条纹的强度会减弱，暗纹和亮纹的对比度会降低。

当光的波长较短或孔径较大时，条纹的强度会增强，暗纹和亮纹的对比度会增加。

4. 条纹的形状和数量：圆孔衍射条纹的形状取决于光源的类型和孔径的形状。

如果光源是单色的点光源，条纹呈放射状扩展。

如果光源是波长连续的光源，条纹呈圆环状扩展。

此外，圆孔衍射条纹的数量取决于孔径的大小和光的波长，孔径越大，条纹的数量越多。

5. 条纹的清晰度：圆孔衍射条纹的清晰度取决于光的波长和孔径的大小。

当光的波长较长或孔径较小时，条纹的清晰度会降低，条纹模糊不清。

当光的波长较短或孔径较大时，条纹的清晰度会增加，条纹清晰可见。

圆孔衍射条纹是光通过一个小孔后在光屏上形成的明暗交替的条纹。

这些条纹的特点包括中心明暗交替的圆形区域、条纹的交替和扩展、条纹的强度、条纹的形状和数量以及条纹的清晰度。

通过研究圆孔衍射条纹，我们可以了解光的波动性质和衍射现象。

圆孔衍射与圆板衍射的区别

圆孔衍射与圆板衍射的区别
生活老师玲儿
成为第12388位粉丝1、亮斑不同圆孔衍射图样中心亮斑较大；而圆板亮斑较小。

2、半径不同圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小。

3、背景不同圆孔衍射图样的背景是黑暗的，而圆板衍射图样中的背景是明亮的。

扩展资料产生衍射的条件由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。

用单色光照射时效果好一些，如果用复色光，则看到的衍射图案是彩色的。

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，衍射就十分明显。

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。

小圆孔的衍射,中央一定是亮斑吗

作者：王琦
作者机构：广东省肇庆中学
出版物刊名：物理教师：高中版
页码： NULL-NULL页
主题词： NULL
摘要：在高中物理“光的本性”一章中 ,关于光的衍射一节 ,我们知道圆盘衍射几何影的中心永远是亮点 ,而对于小孔衍射 ,是否中心也一定为亮点呢 ?许多老师、学生都认为中心始终为亮斑 ,是这样吗 ?我们首先来看一下课本对该种情况的描述 :“但是 ,圆孔缩小到一定程度时 ,在屏MN上就得到一些明暗的圆环 ,这些圆环达到的范围远远超过了根据光的直线传播所应照明的面积”(《必修本》第二册 ) .很显然 ,书本在这个问题上没有说小孔衍射中央一定为亮点 .那么 ,小孔衍射中央是否一定为亮点 ?下面我们就来探讨这个问题 .对于光的衍射 ,我们可以按光源 (S)和所研究的点 (P)到障碍物的距离将衍射现象分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射两类 .前者是光源和所考察的点到障碍物的距离为有限远时的衍射 ;而后者是光源和所考察的点对障碍物来说是在无限远 ,或者是相当于在无限远 (用平行光照射圆孔 ,在透镜后焦面观察 ) .图 11　夫琅和费圆孔衍射图 2对于夫琅和费圆孔衍射 ,用惠更斯—菲涅耳原理 ,可以得出如图 1所示的光强分布曲线 ,其中可以看到中心是亮斑 (即爱里 Airy斑 ) ,在它上面分布的光能量占通过圆孔总光能量的 84 左右 ...。

圆孔衍射和泊松亮斑和牛顿环

圆孔衍射和泊松亮斑和牛顿环
圆孔衍射、泊松亮斑和牛顿环是光的衍射和干涉现象中的重要现象。

圆孔衍射是指光通过一个圆孔时产生的衍射现象，图样呈现出中央为亮圆斑，周围为明暗相间的同心圆环。

泊松亮斑是指当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑，同时还有不等间距的明暗相间的圆环。

牛顿环是指透过凸透镜和平凸透镜之间的空气薄膜时，在两个表面接触处形成的一系列同心圆环，亮纹的亮度几乎相同。

这些现象都是由光的波动性引起的，展示了光的干涉和衍射的特性。

什么是圆孔衍射的爱里斑

什么是圆孔衍射的爱里斑
艾里斑是点光源通过衍射受限透镜成像时，由于衍射而在焦点处形成的光斑。

中央是明亮的圆斑，周围有一组较弱的明暗相间的同心环状条纹，把其中以第一暗环为界限的中央亮斑称作艾里斑。

首先，艾里斑的半径由透镜焦距和角半宽度共同决定，显然用角度来描述更贴切。

其次，艾里斑是圆对称的，半径对应角半宽度，直径对应整个发散角。

也许只是定义不同而已，由于是圆对称，用半径和半角宽度来描述更方便些，当然用直径和全角宽度来描述也未尝不可。

球面像差在光学中，球面像差是发生在经过透镜折射或面镜反射的光线，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一个点上的现象。

这在望远镜和其他的光学仪器上都是一个缺点。

这是因为透镜和面镜必须满足所需的形状，否则不能聚焦在一个点上造成的。

球面像差与镜面直径的四次方成正比，与焦长的三次方成反比，所以他在低焦比的镜子，也就是所谓的“快镜”上就比较明显。