光的衍射PPT优选课件
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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。
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
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圆孔衍射现象
5
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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
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圆孔衍射现象
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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。
工程科技光的衍射课件
由半波带法可得明暗条件：
a sin k，k 1,2,3… ——暗纹 a sin (2k 1) ， k 1,2,3…
2 ——明纹(中心)
a sin 0
——中央明纹(中心)
单缝的夫琅禾费衍射
3.3 衍射图样
衍射图样中各级条纹的相对光强如图所示.
相对光强曲线
1 I / I0
I
I0
sin2 u2
第13章： 光的衍射作业
作业： 13-2 13-3 13-4
作业： 13-5 13-11 13-13
0 1.22(/D) sin D sin1 1.22
爱里斑
D
爱里斑变小
相对光强曲线
圆孔的夫琅禾费衍射
2. 光学仪器的分辩本领
两种方法成像
(经透镜)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
几何光学：
物点 象点 物(物点集合) 象(象点集合)
波动光学：
(经透镜) 物点 象斑
物(物点集合) 象(象斑集合)
很远处相隔很近的两个物点象斑有可能重叠， 从而可能分辨不清这两个物点。
: 掠射角
••••
••••
d
• 不同晶面间散射光的干涉
1 2
• • d •• •• •• ••
AC CB 2d sin
散射光干涉加强条件：
2d sin k (k 1,2,) — 布喇格公式
X 射线的衍射
4. 衍射应用 • 已知、 可测d — X射线晶体结构分析。
• 已知、d可测 — X射线光谱分析。
u
,
u a sin
0.017 0.047
0.047 0.017
-2( /a) -( /a) 0 /a 2( /a) sin
a sin k，k 1,2,3… ——暗纹 a sin (2k 1) ， k 1,2,3…
2 ——明纹(中心)
a sin 0
——中央明纹(中心)
单缝的夫琅禾费衍射
3.3 衍射图样
衍射图样中各级条纹的相对光强如图所示.
相对光强曲线
1 I / I0
I
I0
sin2 u2
第13章： 光的衍射作业
作业： 13-2 13-3 13-4
作业： 13-5 13-11 13-13
0 1.22(/D) sin D sin1 1.22
爱里斑
D
爱里斑变小
相对光强曲线
圆孔的夫琅禾费衍射
2. 光学仪器的分辩本领
两种方法成像
(经透镜)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
几何光学：
物点 象点 物(物点集合) 象(象点集合)
波动光学：
(经透镜) 物点 象斑
物(物点集合) 象(象斑集合)
很远处相隔很近的两个物点象斑有可能重叠， 从而可能分辨不清这两个物点。
: 掠射角
••••
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d
• 不同晶面间散射光的干涉
1 2
• • d •• •• •• ••
AC CB 2d sin
散射光干涉加强条件：
2d sin k (k 1,2,) — 布喇格公式
X 射线的衍射
4. 衍射应用 • 已知、 可测d — X射线晶体结构分析。
• 已知、d可测 — X射线光谱分析。
u
,
u a sin
0.017 0.047
0.047 0.017
-2( /a) -( /a) 0 /a 2( /a) sin
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】
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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。
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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
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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．
5-a章+光的衍射1(共74张PPT)
振幅:
Z
dE~P CK Ae ikR eikr d
Rr
R Q
S
r
P
C为一常数
Z’
K(θ)为倾斜因子
当θ＝0时，K有最大值；随着θ的增大，K迅速减小，当 θ≥π/2时，K＝0。
惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式。 P点的光振动的复振幅为:
R
E~P CAeikR eikr K d
R r
Q
r
1、开圆孔的无穷大不透明屏；
2、大小与圆孔相同的不透明屏； E~1(P) E~2 (P) 互补屏单独放置时p点的复振幅。 E~(P) 没有屏时，p点的复振幅。
E~P
C 1
E~QK eikr
r
d
C 2
E~QK eikr
r
d
E~P E~1P E~2 P
❖互补屏单独产生的衍射场复振幅之和，等于没有屏时的复 振幅。 ❖在复振幅为0的点，互补屏分别产生的场位相差为，强度 相等。
干涉和衍射是同时存在的，对每一束光而言都存在着衍 射，而各光束间则存在着干涉，亦即干涉条纹的分布要 受到单光束衍射因子的调制。
目录
❖ §5.1 惠更斯—菲涅尔原理 ❖ §5.3 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 ❖ §5.4 矩孔和单缝的夫琅禾费衍射 ❖ §5.5 圆孔的夫琅禾费衍射 ❖ §5.6 光学成像系统的衍射和分辨本领 ❖ §5.8 多缝夫琅禾费衍射 ❖ §5.9 衍射光栅 ❖ §5.10 圆孔和圆屏的菲涅尔衍射
❖弗朗和菲衍射，没有屏的焦点以外；
E~(P) 0 E~1 (P) E~2 (P)
夫琅和费衍射互补屏衍射图样相同
§5-3 菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射
1、离Σ很近的K1处，可看到圆孔的投影。 2、在K2上观察，看到边缘模糊的略大的圆光斑，光斑内有圈圈的亮暗环。--菲涅耳衍射或近场衍射。 3、距离很远，中间亮、边缘暗，边缘外有较弱的亮暗圆环。 --夫琅和费衍射或远场衍射。
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。
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
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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
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。
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 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
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
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
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。
高二物理课件光的衍射优秀PPT
光的衍射
S
光的明显衍射条件：
障碍物或孔的尺寸小于 波长或者和波长差不多。
单缝衍射条纹
比较:双缝干涉与单缝衍射图样 相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。 光直线传播形成的影（圆屏） 相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。 光直线传播形成的影（圆屏） 波长或者和波长差不多。 波长或者和波长差不多。 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点： 波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点： 波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗
• 小圆盘和小圆孔做衍射图 样特点
比较:双缝干涉与单缝衍射图样
衍射现象和干涉现象条纹的不同 点和相同点：
• 相同点：由于光的叠加而产生的， 明暗相间的。
• 不同点：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。
• 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而 宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布
谢谢观看
两侧条纹较暗较窄，对称分布 相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。
波长一定时，单 缝越窄，现象越 明显，中央亮纹 越宽越暗
• 例1：用单色光分别通过小圆 盘和小圆孔做衍射实验时， 它们的特点如何？
圆影 （圆屏）
圆屏衍射 S
泊松亮斑
在其影子的中心有一个亮斑
高二物理课件光的 衍射
水波的衍射
S1
光的直线传播
光直线传播形成的影（圆屏） 波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗 相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点： 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：
S 小圆盘和小圆孔做衍射图样特点
衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点： 不同点：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。 相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。 不同点：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。 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点： 不同点：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。 衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：
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二指肠、心脏血管、子宫等内部的检查和诊断．如果把能量足
够大的激光通过光导纤维传输到人体内，还可以用激光在体内
作外科手术或制止内出血，如治疗胃溃疡病人的内出血等．
用激光和光导纤维进行光纤通信，是光纤应用的一个重要
方面，已取得了重大的成就．光纤通信的优点很多．第一，光
纤的能量损耗低．第二，光纤是电介质，绝缘性能好，不担心
分析光
学问题时要 多画光路图 喔！
97°
48.5°
48.5°
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岸边景物 16
谢谢您的聆听与观看
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！
汇报人：XXX 日期：20XX年XX月XX日
1 n
因而
或
SinC
=
1 n
C
=
arcsin
1 n
C
介质
界面
真空
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三、全反射现象的应用
1、光导纤维—光纤通讯：
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11
光导纤维的用途非常广泛．在医学上可用光导纤维窥视人体内
部的情况，或把体内的病变情况用光导纤维传送出图像，供医
生直接观察或拍出照片以作进一步的研究．因此可以作胃、十
∵f红 < f黄 < f绿 ∴n红 < n黄 < n绿 又∵ SinC = 1/n ∴C红 >C黄> C绿 根据入射角 i = C黄 ∴C红 > i > C绿
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分析问 题时一定要 根据发生全 反射的两个 条件去判断！
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巩固练习
2、在水中的鱼看来，水面和岸上的所 有景物，都是出现在顶角为 97°的倒 立圆锥里，它的原因是什么？在鱼看来 岸边的景物是什么样的？ 分析：
5.折射中光路是可逆的。
6.若光从其它介质斜射向空气时，折射角大于入
射角:
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4
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5
§4 . 全反射
一、光疏介质与光密介质
光疏介质:折射率小的介质。
光密介质:折射率大的介质。
注：①光疏介质与光密介质是相对的。
②同一种光在光疏媒质中传播速度较大,在光密 媒质中传播速度较小
被雷击，并能抗电磁干扰，可在有较强电磁干扰的环境中使
用．第三，光纤体积小、质量小、易弯曲、可组成各种光缆，
便于敷设和维护．
由于光纤通信有上述优点，在短短的几十年间已得到迅速发
展．我国的北京、天津、南京、上海、武汉、广州、沈阳、哈
尔滨等大城市间均有了光纤通信，并且通信的范围还在迅速扩
大中．
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2、蒙气差
2020/
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14
巩固练习
1、已知n红<n黄<n绿，红、黄、绿三种单 色光以相同的入射角从介质射向空气。 若黄光在界面上恰好发生全反射，则：
A、红光一定能发生全反射； B、绿光一定能发生全反射； C、只有红光从介质进入空气； D、只有绿光从介质进入空气。 分析：
§4 . 全反射
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1
海 市 蜃 楼
---
多 么 奇 妙 的 自
然 现 象 ！
猜一猜：这是什么现象呢？
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2
1.折射光线与入射光线、法线在 且折射光线和入射光线分居
2.入射角增大时，折射角也随着
上， ；
.
3.光从空气斜射入水中（或其他介质中）， 折射角 入射角；
4.光线垂直射向介质表面时，传播方向
③光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依
据的,与介质的其它属性(如密度等)无关 。
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6
几种介质的折射率
物质种类 金刚石 二硫化碳 玻璃 水晶 岩盐 酒精 水 空气
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折射率
2.42 1 . 63 1 . 5~ 1 . 9 1 . 55 1 . 55 1 . 36 1 . 33 1 . 00028
:
5.折射中光路是
。
6.若光从其它介质斜射向空气时，折射角 射角:
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入
3
1.折射光线与入射光线、法线在同一平面上， 且折射光线和入射光线分居法线两侧；
2.入射角增大时，折射角也随着增大.
3.光从空气斜射入水中（或其他介质中）， 折射角小于入射角；
4.光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变:
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2、 临界角：
折射角变成90°时的入射角。用C表示。
3、 发生全反射的条件：
① 光线从光密介质到光疏介质 ② 入射角等于或大于临界角
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临界角的计算
当光线从介质进入真空或空气时，由于 临界角C是折射角等于90°时的入射角，根 据光路可逆性和折射定律：
SSiinn9C0°=
现在你 能区分光 疏介质与 光密介质 了 吗？
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二、全反射
1、 全反射：
光线从光密介质到光疏介质时，当入射角增大到 某一角度，折射角达到90°，折射光线完全消失的 现象。
结论： 1)能量分配：E入=E反+E折 2)现象发生在光密介质到光疏介质，如果光从光 疏介质到光密介质不能发生上述现象； 3)入射角大于某一临界值(折射角为900)时才能发 生上述现象