光的衍射公开课
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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。
【公开课】光的衍射+课件高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
像屏
演示示例：观察单缝衍射现象（光源：教杆笔）
现象：光绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方,称光的衍射。
总结：单缝衍射图样的特征
条纹不等间距。 中央亮纹宽而亮。 两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗。
自主学习
1.从课本 P104 插图4.5-2，你能发现单缝衍射 有哪些规律？
总结：单缝衍射规律
⑴波长一定，单缝越窄 ⑵单缝不变，波长越长
课堂课小结堂 小 结
光的衍射
概念：光的衍射 现象：单缝等的衍射 衍射光栅
2.如图所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉 仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色 部分表示亮条纹)。则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是 ()
A.红黄蓝紫
B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄
D.蓝黄红紫
3.某同学自己动手制作如图所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为
教杆笔为光源的衍射图样
单缝衍射
光栅衍射
Байду номын сангаас
课堂评价
1.(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图像更 清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过 感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是 ()
A.当做单缝实验时，光强分布图如乙所示 B.当做单缝实验时，光强分布图如丙所示 C.当做双缝实验时，光强分布图如乙所示 D.当做双缝实验时，光强分布图如丙所示
双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：
(1)该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上
出现不等间距条纹，此条纹是由于______________产生的。
《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。
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。
光的衍射公开课PPT课件
A 圆板一定能观察到光斑的是：（
）
A．红色光
B．绿色光
C．紫色光
D．三种色光都能
第20页/共30页
第21页/共30页
光的衍射
一切波都能发生衍射，通过衍射把能量 传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
取一个不透光的屏，
激
像
在它的中间装上一个
光
屏
宽度可以调节的狭缝，
束
复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
波可以绕过障碍物继续传播的现象。
问题2.发生明显衍射的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
第1页/共30页
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？
第9页/共30页
明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 播所能到达的范围。
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的障碍物 （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．
第10页/共30页
圆盘衍射
实验：在光束中放一个不透明小圆盘
第6页/共30页
3、白光的单缝衍射中央为白色条纹,两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，内侧为紫色．
第7页/共30页
圆孔衍射
A S
1、 孔较大时——屏 上出现清晰的光斑
B
第8页/共30页
圆孔衍射
A S
2、 孔较小时——屏上 出现衍射花样
B
原因:来自单缝或圆孔上不同位置 的光,在屏上叠加时加强或减弱的 结果.
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
)
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
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》示范课教学课件【物理鲁科版高中选择性必修第一册(新课标)】
仪器孔径小
增大透镜的放 大倍数
衍射现象明显 衍射斑也增大
分辨本领不高
不能提高分辨 本领
典题剖析
典题剖析
例1 观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的 现象是( A )
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显 B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显 C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强 D．以上现象都不会发生
第五章 光的干涉、衍射和偏振
第3节 光的衍射
新课引入
新课引入
光的衍射
内容讲解
一、衍射现象
观看老师演示实验
一、衍射现象
亮纹与缝的宽度相 当
明暗相间的条纹
亮纹变宽
一、衍射现象
光的衍射 单缝衍射
光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的 衍射。
光透过单缝而发生的衍射现象也称为单缝衍 射。
一、衍射现象 观看圆孔衍射的视频
一、衍射现象
衍射的原因
由于来自单缝或圆孔上不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时加强或者 削弱的结果。
衍射的条件
障碍物的尺寸与光的波长相当 障碍物的尺寸与光的波长
一、衍射现象
应用
发现DNA双螺旋结构 研究晶体的结构
二、衍射对分辨本领的影响
点物成像
、衍射对分辨本领的影响
点物成像
二、衍射对分辨本领的影响
典题剖析
例2 图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则( BC) 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
课堂小结
课堂小结
敬请各 位老 师提 出宝 贵意见 ！
(新)光的衍射光的衍射—部编版新高中物理选择性必修第一册ppt-公开课
3．衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅．
三、光的偏振 1．自然光和偏振光 (1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂 直于 传播 方向上沿 一切 方向振动的光，沿着各个方向振 动的光波的强度都 相同 ． (2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定 的方向振动的光． (3)光的偏振现象，表明光是一种 横波 ．
【解析】 衍射是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光 通过三个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍 射．一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍 物的尺寸小于波长或与波长相差不大的条件．
双缝干涉离不开衍射现象，衍射条纹是光波叠加的结果．
Hale Waihona Puke 一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光 屏上呈现明、暗相间的干涉条纹．现在将其中一条窄缝挡住， 让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( B )
大，所以激光可以比无线电波携带更多的信息．
(2)平行度及应用 ①平行度：激光的 平行度 非常好，所以它在传播很远的 距离后仍能保持一定的 强度 ． ②应用：进行精确的 测距 ．多用途的激光雷达不仅可以测 量距离，而且能根据 多普勒效应 测出目标的运动速度．
(3)亮度及应用 ①亮度高，它可以在很小的 大的 能量 ．
每个偏振片都有一个固定的偏振方向，灯光为自然光，通 过一个偏振片后则变成偏振光．
【解析】 起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通 过，偏振方向平行时，光的强度达到最大．当其中一个偏振片 转动 180°的过程中，两偏振片的偏振方向由垂直到平行再到垂 直，所以通过的光先增强，又减小到零，故选 A.
(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片 P 和 Q，在 Q 的后边放上光屏，如图所示，则下列说法正确的是 ( BD )
三、光的偏振 1．自然光和偏振光 (1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂 直于 传播 方向上沿 一切 方向振动的光，沿着各个方向振 动的光波的强度都 相同 ． (2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定 的方向振动的光． (3)光的偏振现象，表明光是一种 横波 ．
【解析】 衍射是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光 通过三个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍 射．一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍 物的尺寸小于波长或与波长相差不大的条件．
双缝干涉离不开衍射现象，衍射条纹是光波叠加的结果．
Hale Waihona Puke 一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光 屏上呈现明、暗相间的干涉条纹．现在将其中一条窄缝挡住， 让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( B )
大，所以激光可以比无线电波携带更多的信息．
(2)平行度及应用 ①平行度：激光的 平行度 非常好，所以它在传播很远的 距离后仍能保持一定的 强度 ． ②应用：进行精确的 测距 ．多用途的激光雷达不仅可以测 量距离，而且能根据 多普勒效应 测出目标的运动速度．
(3)亮度及应用 ①亮度高，它可以在很小的 大的 能量 ．
每个偏振片都有一个固定的偏振方向，灯光为自然光，通 过一个偏振片后则变成偏振光．
【解析】 起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通 过，偏振方向平行时，光的强度达到最大．当其中一个偏振片 转动 180°的过程中，两偏振片的偏振方向由垂直到平行再到垂 直，所以通过的光先增强，又减小到零，故选 A.
(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片 P 和 Q，在 Q 的后边放上光屏，如图所示，则下列说法正确的是 ( BD )
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20分57秒
单缝衍射
一.光的衍射
1.单缝衍射 条纹特点： ①中央宽两边窄、中央是亮 纹、明暗相间 ②波长一定时，单缝越窄， 中央亮纹越宽 ③缝宽一定时，波长越大， 中央亮纹越宽 ④白光的单缝衍射条纹中央 为亮纹且外侧呈红色,两侧 边缘为彩色条纹．这是衍射 中的色散现象。
一.光的衍射
红光单缝宽0.8mm
红光双缝间距0.18mm
例4.在单缝衍射实验中,下列说法不正确的是( B )
A.将入射光由黄光换成绿光,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
典型例题
例5.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细， 如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生 的条纹即可以判断细丝粗细的变化( AD) A.这里应用的是光的衍射现象 B.这里应用的是光的干涉规象 C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
05.光的衍射 图片区
问题：什么是波的衍射现象？ 答：波能够绕过障碍物继续传播的现象。 注意：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的一 种现象
问题：产生明显衍射现象的条件是什么？ 答：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相 差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的 衍射现象。 注意：要发生明显的衍射现象须满足上述条件， 当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过 是衍射现象不明显，不易被我们观察到.
但是，就在竞赛的关键时刻，评 委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑， 这样，泊松的计算反而支持了光的波 动说。后人为了纪念这个有意义的事 件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称 为阿拉果亮斑。
物理光学18第十八次课、光衍射基本理论市公开课金奖市赛课一等奖课件
这里我们人为地以位相误差为2 四分之一，即 /2作为能够接
受最大误差。
20
第20页
r d (x )2 ( y )2 [(x )2 ( y )2 ]2
2d
8d 3
展开式右端各项数量级是依次递减。当以展开式前两项代替 位相中r时, 这种近似称为“菲涅耳近似”。
r d (x )2 ( y )2 d x2 y 2 x y 2 2
2d
2d
d
2d
由此引入位相误差为:
2
[(
x
)
2
(y 8d 3
)
2
]2
我们人为商定以 作 为能够接受最大误差，则菲涅耳近似
2 成立条件是：
即:
2
[(
x
)
2
(y 8d 3
)
2
]2
2
d 3 1 [(x )2 ( y )2 ]2 2
21
第21页
在菲涅耳近似下，E(P) K A( ,) exp( jkr) d 基尔霍夫公式变为:
——基尔霍夫衍射积分公式
格林函数, 表示Q处面元发射子波对P点奉献14。
第14页
基尔霍夫衍射积分公式:
E(P) K Aexp( jkr0 ) exp( jkr) D( )d
r0
r
傍轴近似:
能够被化简和推广
在实际衍射问题中，衍射孔径线度远远小于衍射孔径 平面到观测屏距离；
光源和考察面有效面积对衍射孔径张角很小。
索末菲(A. Sommerfeld)定义: 所谓衍射就是“不能用反射或折射来 解释光线对直线光路任何偏离”。
P3 P1
P2 P4 Π
(a)
S
Σ
P1 P3 P4 P2 (b)
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②都是波特有的现象，表明光是一种波。
Hale Waihona Puke 衍射光栅1、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。
2、增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 3、种类：透射光栅和反射光栅。
1．对于衍射现象的分析正确的是（ ACD ）
A．光的衍射是光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象. B．光的衍射完全否定了光的直线传播的结论. C．光的衍射为光的波动说提供了有力的证据. D．光的衍射条纹图样是光波相叠加的结果.
光波波长很短 400-700nm
光的衍射
在一个不透光的屏上装一个宽度可以调节的单缝，用平 行的单色光照射，在缝后适当距离放一光屏 ．
激
光
束
光
调节狭
屏
缝宽窄
光的衍射
单 击 画 面 观 看 录 像
光的衍射
单缝衍射条纹的特征
1、明暗相间不等距的条纹，中央为亮纹。 2、中央条纹最宽最亮，两侧的条纹变暗变窄。
3、白光的单缝衍射中央为白色条纹,两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，内侧为紫色．
圆孔衍射
A S
B
1、 孔较大时——屏 上出现清晰的光斑
圆孔衍射
A S
2、 孔较小时——屏上 出现衍射花样
B
原因:来自单缝或圆孔上不同位置 的光,在屏上叠加时加强或减弱的 结果.
明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 播所能到达的范围。
2、 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。
光的干涉和光的衍射的比较
红光
红光
光的干涉
光的衍射
产生条件 图样特点
频率相同的两列相干光波叠加 只要缝或障碍物足够小
明暗相间、等间距、 等亮度
明暗相间、中间较宽 较亮，两边对称亮度 逐渐减弱
共同点
①都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强 或减弱的结果。
光 的 衍 射
单缝衍射 小孔衍射 泊松亮斑
明显衍射条件
光的干涉和光的衍射的比较
红光
双缝干涉图样特点： 明暗相间、等间距等亮度
红光
单缝衍射图象特点：
明暗相间、中间较宽较亮， 两边对称亮度逐渐减弱
双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果,只是干涉条纹是 有限的几束光的叠加,而衍射条纹可认为是极多且复杂的相 干光的叠加。
3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白 色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为 紫色．
光的衍射
单缝衍射条纹的特征
1、明暗相间的条纹，中央为亮纹。 2、中央条纹最宽最亮，两侧的条纹变暗变窄。
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的障碍物都 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．
2. 如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形 成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可
A 以得出的正确结论是（ ）
A．a、b是光的干涉图样 B．c、d是光的干涉图样 C．形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短 D．形成c图样光的波长比形成d图样光的波长短
3.一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
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的障碍物 （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．
圆盘衍射
实验：在光束中放一个不透明小圆盘
现象：在不透明圆盘的阴影后面， 出现了一个亮斑。
泊松亮斑
圆孔衍射和圆盘衍射图样比较
圆孔衍射
圆盘衍射
小结
1 、研究表明，我们平时所说的“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，在障碍物的尺寸比波长大得多的情况下，衍射现象 不明显，可以认为光是沿直线传播的。但是在障碍物的 尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候 ，衍射现象十分明显，这就不能说光沿直线传播了。
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
单缝衍射规律
1、波长（颜色）一定时，单缝越 窄,中央条纹越宽，各条纹间距越 大 。(衍射越明显)
改变缝宽
2、单缝不变时，波长大的光 （红光）中央亮纹越宽，条 纹间隔越大(衍射越明显)
改变波长
3、白光的单缝衍射中央为白色条 纹,两侧为彩色条纹，且外侧呈红 色，内侧为紫色．
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
4．单色光照射单缝衍射时（ AC ）
A．狭缝越窄衍射现象越明显 B．狭缝越宽衍射现象越明显 C．照射的光的波长越长衍射现象越明显 D．照射的光的频率越高衍射现象越明显
光的衍射
复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
波可以绕过障碍物继续传播的现象。
问题2.发生明显衍射的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
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？
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
光的干涉和光的衍射的比较
红光
双缝干涉图样特点： 明暗相间、等间距等亮度
红光
单缝衍射图象特点：
明暗相间、中间较宽较亮， 两边对称亮度逐渐减弱
双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果,只是干涉条纹是 有限的几束光的叠加,而衍射条纹可认为是极多且复杂的相 干光的叠加。
光的衍射 小结:
激
像
在它的中间装上一个
光
屏
宽度可以调节的狭缝，
束
用平行的单色光照射，
在缝后适当距离处放
调节狭
一个像屏 ．
缝宽窄
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律： 不同缝宽的单缝衍射
不同色光的单缝衍射
光的衍射
单缝衍射规律
1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条 纹间距大．
2、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央 亮纹越宽，条纹间隔越大．
5．用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的阴影中恰能
观察到黄色光斑，若分别用红色光,绿色光和紫色光照射
A 圆板一定能观察到光斑的是：（
）
A．红色光
B．绿色光
C．紫色光
D．三种色光都能
光的衍射
一切波都能发生衍射，通过衍射把能量 传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
取一个不透光的屏，
Hale Waihona Puke 衍射光栅1、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。
2、增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 3、种类：透射光栅和反射光栅。
1．对于衍射现象的分析正确的是（ ACD ）
A．光的衍射是光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象. B．光的衍射完全否定了光的直线传播的结论. C．光的衍射为光的波动说提供了有力的证据. D．光的衍射条纹图样是光波相叠加的结果.
光波波长很短 400-700nm
光的衍射
在一个不透光的屏上装一个宽度可以调节的单缝，用平 行的单色光照射，在缝后适当距离放一光屏 ．
激
光
束
光
调节狭
屏
缝宽窄
光的衍射
单 击 画 面 观 看 录 像
光的衍射
单缝衍射条纹的特征
1、明暗相间不等距的条纹，中央为亮纹。 2、中央条纹最宽最亮，两侧的条纹变暗变窄。
3、白光的单缝衍射中央为白色条纹,两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，内侧为紫色．
圆孔衍射
A S
B
1、 孔较大时——屏 上出现清晰的光斑
圆孔衍射
A S
2、 孔较小时——屏上 出现衍射花样
B
原因:来自单缝或圆孔上不同位置 的光,在屏上叠加时加强或减弱的 结果.
明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 播所能到达的范围。
2、 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。
光的干涉和光的衍射的比较
红光
红光
光的干涉
光的衍射
产生条件 图样特点
频率相同的两列相干光波叠加 只要缝或障碍物足够小
明暗相间、等间距、 等亮度
明暗相间、中间较宽 较亮，两边对称亮度 逐渐减弱
共同点
①都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强 或减弱的结果。
光 的 衍 射
单缝衍射 小孔衍射 泊松亮斑
明显衍射条件
光的干涉和光的衍射的比较
红光
双缝干涉图样特点： 明暗相间、等间距等亮度
红光
单缝衍射图象特点：
明暗相间、中间较宽较亮， 两边对称亮度逐渐减弱
双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果,只是干涉条纹是 有限的几束光的叠加,而衍射条纹可认为是极多且复杂的相 干光的叠加。
3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白 色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为 紫色．
光的衍射
单缝衍射条纹的特征
1、明暗相间的条纹，中央为亮纹。 2、中央条纹最宽最亮，两侧的条纹变暗变窄。
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的障碍物都 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．
2. 如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形 成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可
A 以得出的正确结论是（ ）
A．a、b是光的干涉图样 B．c、d是光的干涉图样 C．形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短 D．形成c图样光的波长比形成d图样光的波长短
3.一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
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的障碍物 （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．
圆盘衍射
实验：在光束中放一个不透明小圆盘
现象：在不透明圆盘的阴影后面， 出现了一个亮斑。
泊松亮斑
圆孔衍射和圆盘衍射图样比较
圆孔衍射
圆盘衍射
小结
1 、研究表明，我们平时所说的“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，在障碍物的尺寸比波长大得多的情况下，衍射现象 不明显，可以认为光是沿直线传播的。但是在障碍物的 尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候 ，衍射现象十分明显，这就不能说光沿直线传播了。
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
单缝衍射规律
1、波长（颜色）一定时，单缝越 窄,中央条纹越宽，各条纹间距越 大 。(衍射越明显)
改变缝宽
2、单缝不变时，波长大的光 （红光）中央亮纹越宽，条 纹间隔越大(衍射越明显)
改变波长
3、白光的单缝衍射中央为白色条 纹,两侧为彩色条纹，且外侧呈红 色，内侧为紫色．
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
4．单色光照射单缝衍射时（ AC ）
A．狭缝越窄衍射现象越明显 B．狭缝越宽衍射现象越明显 C．照射的光的波长越长衍射现象越明显 D．照射的光的频率越高衍射现象越明显
光的衍射
复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
波可以绕过障碍物继续传播的现象。
问题2.发生明显衍射的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
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？
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
光的干涉和光的衍射的比较
红光
双缝干涉图样特点： 明暗相间、等间距等亮度
红光
单缝衍射图象特点：
明暗相间、中间较宽较亮， 两边对称亮度逐渐减弱
双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果,只是干涉条纹是 有限的几束光的叠加,而衍射条纹可认为是极多且复杂的相 干光的叠加。
光的衍射 小结:
激
像
在它的中间装上一个
光
屏
宽度可以调节的狭缝，
束
用平行的单色光照射，
在缝后适当距离处放
调节狭
一个像屏 ．
缝宽窄
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律： 不同缝宽的单缝衍射
不同色光的单缝衍射
光的衍射
单缝衍射规律
1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条 纹间距大．
2、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央 亮纹越宽，条纹间隔越大．
5．用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的阴影中恰能
观察到黄色光斑，若分别用红色光,绿色光和紫色光照射
A 圆板一定能观察到光斑的是：（
）
A．红色光
B．绿色光
C．紫色光
D．三种色光都能
光的衍射
一切波都能发生衍射，通过衍射把能量 传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
取一个不透光的屏，