单缝衍射和双缝干涉条纹比较
单缝衍射
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
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
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
光的衍射
一、单缝衍射
二、圆孔衍射 三、圆屏衍射
1 衍射图样：明暗相间的不等距的同
心圆环，中心有一个亮斑 （泊松亮斑）
2 衍射条件：屏的尺寸接近波长或
比波长还要小
五 小结
1 、光在没有障碍物的均匀介质中，直线传播。 2 、在孔或障碍物的尺寸比波长差不多或还 小，光就发生衍射。 3 、 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。 4、缝、孔或障碍物的尺寸可以跟光的波长相
10：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 【C】 A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹 C.彩色的直条纹 D.彩色的弧形条纹.
薄膜干涉 折射色散
C太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
D眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
E眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围 有彩色花纹
2、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是 D A与光的双缝干涉图样相同 B各亮条纹的宽度不同而亮度相同 C各亮条纹的宽度相同而亮度不同 D中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮
3 、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．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔 时中央是亮的 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．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔 时中央是暗的
大学物理101光的衍射(1)
解 ：(1) x0
2 f
a
4.0m m
(2) 单缝衍射明纹的角位置由a
sin
（2k
1）
2
确定，得：sin 2
5 ，
2a
x2
f
tan 2
f
sin 2
5
2a
f
5.0mm
(3) 由ain （2k 1） 知: 相应于第二级、三级衍射明纹, k分别为2、3，
2
一 光的衍射现象
圆孔衍射
S
*
单缝衍射
S
*
HP
G
衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传 播的现象
说明
衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对 比，波长越大，障碍物越小，衍射越明显。
二 惠更斯 — 菲涅尔原理
n
S
rP *
S
t S ： 时刻波阵面
S ：波阵面上面元
(子波波源)
子波在 P点引起的振动振幅 s 并与 有关 .
当k=1时，λ=5000A0
当k=2时，λ=3000 A0
(3)中央明纹宽度为
x 2 f
a
5000 1010 2 1 0.5 103
在可见光范围内，入射光波长为λ=5000A0。 2 103 m
解：(1)对P点，由
(2)P点为第一级
tg x 1.5103 1.5103
f
1
明纹，k=1
sin 3 1.5103rad
2a
当θ很小， tgθ=sinθ=θ
半波带数为： 2k+1=3
由单缝衍射公式可知 2a sin 2atg 2k 1 2k
光的衍射
小结：
1、产生明显衍射的条件： 障碍物（或孔）的尺寸比波长小或和波长差不多。
注：障碍物（或孔）的尺寸越小衍射现象越明显，但亮度减小。
2、单缝衍射图样：
中央亮条纹（最亮最宽）、两侧条纹窄 、关于中央对称 4、白光的衍射 中央白色（较宽），两边彩色条纹 3、光栅衍射
【同步练习】 1．下面哪些现象属于光的衍射现象 A．雨后美丽的彩虹 B．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的色彩条纹 C．阳光下肥皂膜上的彩色条纹 D．光通过三棱镜产生的色彩条纹
例1解析：
解析:产生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺 寸跟波长差不多，或者比波长小．由于光波波长都是 很短，所以在单缝衍射现象中，缝的宽度d越小，衍 射现象越明显．所以B答案是正确的．缝的宽度d越小， 透过缝的光的能量越小，亮度也越小，故A错．缝的 宽度d越小，越容易发生衍射，即容易偏离直线路径 绕到障碍物阴影中去，故C错，在缝的宽度d不变的 情况下，入射光波长越短，越不容易发生衍射现象， 故D错．所以正确答案应选B．
答案：B 解析：雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩 色条纹都是由于光的色散而形成的，是光的折 射现象；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的薄 膜干涉现象；对着日光灯从两铅笔的缝中看到 的彩色条纹是单缝衍射现象．
2．以下关于光现象的说法正确的是 ( ) 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，这是光发生衍射的结果 答案：BC 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．
波动光学 光学习题课2(课后问题)
观察它是否移动，向哪个方向移动。（2）条纹间距是否
变化。
x 0 2n2
劈尖上表面向上平移，角不变，所以干涉条纹间距不变
（3）寻常光和非常光 一束光线进入各向异性的晶体后分解为两束折射光的现象 叫做双折射。遵循折射定律的叫做寻常光或o光不遵循折 射定律的叫做非常光或e光。寻常光在晶体内各方向上的 传播速度相同；而非常光的传播速度随传播方向的变化而 变化。
（4）光轴 在双折射晶体内有一确定方向，光沿这一方向传播时， 寻常光和非常光的传播速度（或折射率）相同，不产生 双折射现象，这个方向叫做光轴。
答：光照射到薄肥皂膜泡上，会发生反射和折射，各
条反射光或各条折射光互为相干光，又由于白光是复
色光，它含有各个波长的光，各条光线发生干涉，干
涉图样是彩色的，所以我们看到膜泡出现颜色。
当膜即将破裂时，膜的厚度约等于波长的1/4，即使发 生干涉的透射光的光程差为/2，发生干涉相消，所以 从透射方向看膜上出现黑色。当膜厚度远小于波长时， 反射光的光程差约等于/2，所以从反射方向看薄膜程 黑色。
但等厚度的位置向左移动，因此干涉条纹向左移动。如果
玻璃片向上移动太多，使劈尖厚度增大太多，则相干光的
条件得不到满足，干涉条纹消失。
劈尖上表面向右平移， 角不变，条纹间距不变，等厚度
位置向右移动，所以条纹向右移动。
当增大时，条纹间距减小；等厚度的位置向左移动，所 以干涉条纹向左方密集。
x 0 2n2
17-2、如本题图所示，由相干光源 S1和S2发出波长为 的单色光，分别通过两种介质（折射率分别为n1和 n2，且n1>n2），射到这两种介质分界面上一点P。已 知两光源到P的距离均为r。问这两条光的几何路程是
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法1．根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄．2．根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄．3．根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗．例题1．奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图7所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．图7(1)偏振片A的作用是___________________________________________________．(2)偏振现象证明了光是一种________．(3)以下说法中正确的是()A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD2．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案D解析当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失，所以只有D正确．。
单缝衍射条纹与杨氏双缝条纹的不同
单缝衍射条纹与杨氏双缝条纹的不同单缝衍射条纹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，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．3、白炽灯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．单缝衍射的明暗位置实际上是由缝面上子光源发出光线的衍射角φ来表示的，同一衍射角的光线通过透镜汇聚在屏幕同一位置，并进行相干迭加而形成光的明暗分布，可以通过衍射的明暗条件来确定某级衍射明纹中心或暗纹中心的φ角。
对于明纹宽度，我们定义是相邻的两个暗纹中心所对应的衍射角之差为明纹角宽度。
因此第k级明纹的角宽度若φ角很小，则有：；对中央明纹，k=1对应的两级暗纹中心的衍射角分别为：，；这样中央明纹的宽度就为：。
由上面的公式可知，条纹的角宽度与单缝宽a成反比，也就是单缝越窄，条纹越宽，衍射现象越显著。
当然单缝过窄，会使入射光太弱。
A通常取0.1-1mm。
同时，我们还看到，若a》λ，则φ与Δφ 趋近于零，那么可以得知，明纹与暗纹皆向中央明纹收缩，以致分辨不清，形成单一明纹，于是衍射消失了，光呈现直线传播。
杨氏双缝条纹杨氏干涉的现象出现的是明暗条纹，并且条纹之间的间距是相等的，各个条纹的亮度是基本相同的。
但是，光通过不同的虑光片，条纹的颜色就有所不同。
如果虑光片是红色虑光片，那么投射的是红光。
观察到的是红色明暗相间的条纹。
如果虑光片是绿色虑光片，那么投射的是绿光。
观察到的是绿色明暗相间的条纹。
如果不用虑光片，那么投射的是白色合成光，在观察头那边观察到的将是彩色条纹。
在杨氏干涉实验，其中央条纹肯定是加强的，也就是亮条纹。
两列光波到达某一点后发生干涉，到底是加强的还是减弱的，遵循着一定的规律。
它跟两列光波到达这一点的路程的差值和光波的波长有一定的联系。
如果路程差值是光波半波长的偶数倍，则这两列光波在这一点是相互加强的，出现亮条纹。
如果路程差值是光波半波长的奇数倍，则这两列光波在这一点是相互削弱的，出现暗条纹。
光的衍射定律与衍射的现象
光的衍射定律与衍射的现象衍射是光在遇到障碍物或通过狭缝时发生偏离直线传播路径的现象。
衍射现象在光学领域中具有重要的研究价值和应用意义。
本文将介绍光的衍射定律以及与之相关的衍射现象。
一、光的衍射定律光的衍射定律是描述光在通过狭缝或遇到障碍物时发生衍射现象的规律。
根据光的衍射定律，当光通过一个狭缝时，如果狭缝的宽度与光的波长相当或更小，光将会发生衍射现象。
根据光的衍射定律可得出以下结论：1. 衍射的角度正比于波长：当光通过狭缝时，发生衍射的角度与光的波长成正比。
波长越短，衍射角度也越小。
2. 衍射的角度反比于狭缝宽度：当光通过狭缝时，发生衍射的角度与狭缝的宽度成反比。
狭缝越窄，衍射角度也越大。
3. 衍射的强度与波长和狭缝宽度有关：光的衍射强度与波长和狭缝宽度有关。
当光的波长和狭缝宽度相等时，衍射强度最大。
二、衍射现象衍射现象广泛存在于自然界和人类日常生活中，其具体表现形式有：1. 单缝衍射：当光通过一个狭缝时，会在狭缝后方形成一系列交替明暗的条纹，即衍射条纹。
衍射条纹的中央最亮，两侧逐渐暗淡，呈现出明暗相间的现象。
2. 双缝干涉：当光通过两个相距较近的并列狭缝时，会产生干涉现象。
在干涉条纹中，交替出现的明暗条纹反映出光的波动性质。
3. 衍射光栅：衍射光栅是一种具有大量平行狭缝的装置，通过它可以产生衍射和干涉现象。
利用衍射光栅可以进行光谱分析、测量光的波长等。
4. 散斑现象：散斑现象是指光通过不规则介质界面或波前存在微小波动时形成的现象。
散斑图案具有随机性和无规则性，对于光的相位信息具有重要意义。
三、衍射的应用衍射现象不仅丰富了光学理论，也有着广泛的应用：1. 光学仪器：衍射光栅被广泛应用于光学仪器中，如光谱仪、测量仪器等。
2. 光学图像处理：基于衍射的原理，可以进行光学图像的处理和重建，如全息照相术和衍射光学显微镜等。
3. 衍射光栅制作：利用光的衍射特性，可以制造出具有特定光学性质的衍射光栅，用于电子显示器、激光器等领域。
探索光的衍射和干涉现象：单缝和双缝实验
衍射原理：光在传播过程中 遇到障碍物时，会绕过障碍 物继续传播，形成衍射现象
单缝衍射公式：描述衍射现 象的数学公式，可以计算衍
射条纹的强度和位置
单缝衍射的定量分析
单缝衍射公式： I=I0*sin^2(π
a/λ)
单缝衍射图样： 中央亮条纹，
两侧暗条纹
单缝衍射实验： 使用单缝，观
06 实 验 注 意 事 项 和 安 全防范措施
Part One
单击添加章节标题
Part Two
光的衍射和干涉现 象概述
光的波动性
光的衍射：光通 过狭缝或小孔时 发生的弯曲现象
光的干涉：两束 或两束以上的光 相遇时产生的明 暗条纹
光的波长：光的 波动性的重要参 数，决定了光的 颜色和频率
光的相位：光的波 动性的另一个重要 参数，决定了光的 干涉和衍射效果
双缝干涉的定量分析
双缝干涉条纹 的间距：与波 长和缝间距有
关
双缝干涉条纹 的亮度：与缝 间距和光强有
关
双缝干涉条纹 的宽度：与缝 间距和波长有
关
双缝干涉条纹 的对称性：与 缝间距和光强
有关
双缝干涉的应用
光学仪器：如显微镜、望远镜等，利用双缝干涉原理提高成像质量 光通信：利用双缝干涉原理实现高速、大容量的光纤通信 量子力学：双缝干涉实验是量子力学的重要实验之一，用于验证量子力学的基本原理 光学测量：利用双缝干涉原理进行精密测量，如厚度、折射率等参数的测量
结果展示：使用图 表、图形等方式直 观展示实验结果和 分析结果
THANKS
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光的衍射和干涉现象： 单缝和双缝实验
XX,a click to unlimited possibilities
text14光的衍射
三、光的衍射分类
S
1. 菲涅耳衍射 (近场衍射) 近场衍射)
光源O ,观察屏E (或二者之 光源 观察屏 或二者之 到衍射屏S 一) 到衍射屏 的距离为有 限的衍射，如图所示。 限的衍射， 所示。 ( 菲涅耳衍射 )
P
P 0
O
E
无限远光源 无限远相遇
2. 夫琅禾费衍射 (远场衍射) 远场衍射)
光源O 观察屏E 到衍射屏S 光源 ,观察屏 到衍射屏 的距离均为无穷远的衍射， 的距离均为无穷远的衍射， 所示。 如图所示。
透镜 观测屏
λ
衍射屏
∆θ1
θ1 o
∆θ0
f
− x1
x2 x1
∆x1
∆x0
中央明纹
角宽度
∆θ0 = 2θ1 ≈ 2 λ a 线宽度 ∆x0 = 2 f ⋅ tanθ1 ≈ 2 fθ 1= 2 f λ a
第k 级明纹
角宽度
∆θk = λ a
请写出线宽度
讨论 波长越长，缝宽越小,条纹宽度越宽。 (1) ∆θ0 = 2θ1 ≈ 2 λ a 波长越长，缝宽越小,条纹宽度越宽。 波动光学退化到几何光学。 λ a →0 ∆θ0 →0 波动光学退化到几何光学。 (3) λ a →1 ∆θ0 → 观察屏上不出现暗纹。 π 观察屏上不出现暗纹。 (2) (4) 缝位置变化不影响条纹位置分布
1. 衍射暗纹、明纹条件 衍射暗纹、
B
•
a sinθ = 0 —— 中央明纹
A
•
λ 此时缝分为两个“半波带”, 为暗纹。 a sinθ = 2 此时缝分为两个“半波带” P 为暗纹。
2
暗纹条件
a sinθ = ±2k ，k = 1,2,3… 2
对于单缝衍射现象-2022年学习资料
[例1]-对于单缝衍射现象，以下说法正确的是-A.缝的宽度d越小，衍射条纹越亮-B.缝的宽度d越小，衍射现 越明显-C.缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线-D.入射光的波长越短，衍射现象越明显
[例2]在做单缝衍射实验中，下列说法中正确的是-ACD-A.将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄-B. 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 间距变宽
20.2光的衍射-FIGURE 24-18 Diffraction pattern of aa penny ba razor blade,ca single slit,each illuminated-by a n arlypoint source of monochromatic light.
干涉复习：-1、光的干涉图样有何特征？-2、不同颜色的光相邻条纹间距有何不同？-红光波长最大，紫光波长最小 3、光的颜色由什么决定的呢？
5、圆孔衍射：-A-1孔较大时-屏上出现清晰的光斑-B-2孔较小时-屏上出现衍射花样-明暗相间的间距不等的 心圆环
6、圆盘衍射：-明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一-“泊松亮斑”-图13.55泊松亮斑-泊松亮斑：光照 一个不透明的小圆板上，光-绕过板的边缘，在屏的中心叠加形成一个亮-斑.
1818年，当法国物理学家菲汉耳提出光的-波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的-理论推算出：把一个不透光 小的圆盘状物-放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏-上，圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑.人-们从未看过和 说过这种现象，因而认为这-是荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒-了菲涅耳的波动理论，菲涅耳接受了这一挑，精心研究，“奇迹”终于出现了，实验-证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑，这就是-著名的泊松亮斑
对于单缝衍射现象
［例2］在做单缝衍射实验中，下列说法中正确的是
( ACD ) 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
二、双缝干涉与单缝衍射条纹的区别
光的干涉现象和衍射现象都是光具有波动性的 有力的实验证据．它们都是由于光的叠加而产 生的，但两者的条纹却有如下区别：双缝干涉 的条数较多，明(或暗)条纹的间距相等，各亮 条纹的亮度差别较小；单缝衍射的条纹的条数 较少，明(或暗)条纹的间距不等，中央亮条纹 最亮最宽，两侧亮条纹较暗较窄．
泊松亮斑：光照在一个不透明的小圆板上，光 绕过板的边缘，在屏的中心叠加形成一个亮 斑．
圆盘衍射
1818年，当法国物理学家菲汉耳提出光的 波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的 理论推算出：把一个不透光的小的圆盘状物 放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏 上，圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑．人 们从未看过和听说过这种现象，因而认为这 是荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒 了菲涅耳的波动理论，菲涅耳接受了这一挑 战，精心研究，“奇迹”终于出现了，实验 证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑，这就是 著名的泊松亮斑．
一、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？
水波、声波都会 发生衍射现象， 它们发生衍射的 现象特征是什么？
光有衍射现象吗? 当水波通过狭缝（或障碍物）的时候，水波 会弯折并绕过狭缝（或障碍物）。我们把这种波 能绕过障碍物传播的现象叫做衍射。 产生衍射的条件 狭缝（或障碍物）的宽度与波长相当，即孔或 障碍物的尺寸小于等于波长时，衍射现象最为明显。 这是波的主要特征之一。
大学物理下第四章单缝衍射和双缝干涉条纹比较
289
4. 单色平行光斜入射光栅
入射角与衍射角在不同侧
DA BC
DA
C
P
C
d sin d sin B
P
d(sin sin ) k
入射角与衍射角在同一侧
DA AC d(sin sin )
d(sin sin )
问：可产生几级完整的光谱？
解：400线/mm
d 1 2.5 103 m m 400
设第 k 级光谱与 k+1 级光谱重叠
d sin k k红 d sin k1 (k 1)紫
当 k 1
k 发生重叠
(k 1)紫 k红
k 紫 1.1 红 紫
（最大）
第一级主极大：
k 1 d sin
即任意两个相邻的光线的位相差为0
2
A合
（最大）
即任意两个相邻的光线的位相差为2729
光栅的最大光程差（即最上面的缝和最下面的缝之间的最大光程差）为 Nd sin
设：Nd sin m
则相邻两缝间的光程差：d sin m
暗条纹满足的方程：
d sin (k m )
N
(k 0,1,2, ) (m 1,2 N 1)
多缝干涉条纹的光强分布曲线：
I I0
有N-2个次极大
sin
8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 282
中央主极大明纹角宽度 = 中央主极大明纹两侧两暗纹间的角距离
(3) a sin (2k 1) 2
sin 1
k
2a
1
=14.5
光的干涉和衍射双缝干涉和单缝衍射
光的干涉和衍射双缝干涉和单缝衍射光的干涉和衍射是光学中重要的现象，涉及到光的波动性质和波动光学的基本原理。
本文将重点讨论双缝干涉和单缝衍射这两种常见的光学现象，以帮助读者更好地理解光的干涉和衍射现象。
一、双缝干涉双缝干涉是指当一束平行光通过两条狭缝时，由于两个狭缝的光波的干涉作用，会在屏幕上产生一系列明暗条纹的现象。
这些条纹称为干涉条纹。
双缝干涉的干涉条纹遵循以下规律：1. 干涉条纹的亮暗程度与光的波长有关，波长较短的光会产生更密集的条纹；2. 干涉条纹的亮度与两个缝的间距有关，间距越大，条纹越稀疏；3. 干涉条纹的形态与观察屏幕的距离有关，距离越远，条纹越窄；4. 干涉条纹的间距与两个缝的间距和观察屏幕的距离有关，间距与屏幕距离之比越大，条纹越稀疏。
二、单缝衍射单缝衍射是指当一束平行光通过一个狭缝时，光波会发生弯曲和扩散现象，从而在屏幕上形成一张明暗交替的衍射图样。
单缝衍射的衍射图样遵循以下规律：1. 衍射图样中心的亮度最高，呈圆形；2. 衍射图样向两侧逐渐暗淡，形成一系列明暗交替的环状条纹；3. 衍射图样的直径与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，图样越宽；4. 衍射图样的明暗交替条纹与观察屏幕的距离有关，距离越远，条纹越窄。
三、双缝干涉与单缝衍射的关系双缝干涉和单缝衍射都涉及到光波的干涉和衍射现象，但两者之间存在一定的区别：1. 双缝干涉主要考虑两个缝之间的干涉作用，结果形成一系列亮暗条纹；2. 单缝衍射主要考虑单个缝的光波发生衍射后的图样，在屏幕上形成一张明暗交替的衍射图样；3. 双缝干涉的条纹间距较为均匀，而单缝衍射的条纹呈现环状，中心亮度较高；4. 双缝干涉和单缝衍射都可以利用波动性质解释光的干涉和衍射现象，是波动光学的重要内容之一。
综上所述，双缝干涉和单缝衍射是光学中重要的干涉和衍射现象，它们展示了光波的波动性质和波动光学的基本原理。
通过研究这两种现象，可以更深入地了解光的行为规律，并在实际应用中发挥一定的作用。
高二物理光的衍射2
障碍物或孔的尺寸比波长小 或者跟波长相差不多
A
一.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 播的方向而绕到障碍物到达阴 影区域的现象。
1.单缝衍射
单色光的衍射图样:中间亮纹较宽 较亮、两边：对称的明暗相间条纹， 亮条纹强度向两边逐渐较快减弱。
“用好课堂40分钟最重要。我的经验是，哪怕 是再简单的内容，仔细听和不上心，效果肯 定是不一样的。对于课堂上老师讲解的内容， 有的同学觉得很简单，听讲就不会很认真， 但老师讲解往往是由浅入深的，开始不认真， 后来就很难听懂了；即使能听懂，中间也可 能出现一些知识盲区。高考试题考的大多是 基础知识，正就是很多同学眼里很简单的内 容。”常方舟告诉记者，其实自己对竞赛试 题类偏难的题目并不擅长，高考出色的原因 正在于试题多为基础题，对上了自己的“口 味”。
3．用黄色光照射不透明的圆板时在 圆板的背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 圆板一定能观察到光斑的是： A A．红色光 B．绿色光 C．紫色光 D．三种色光都能
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附赠 中高考状元学习方法
叠加。
例3、在双缝干涉实验中，以白光为光源， 在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝 中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)， 另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)， 这时 ( ) A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜 色的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜 色的干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏 上仍有光亮 D.屏上无任何光亮
第十三章 第4讲
不需要介质(在真空中仍可传播) 横波
必须有介质(真空中不能传播) 既有横波也有纵波
核心·互动探究
【例2】 如图2所示的4种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)。在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A.红黄蓝紫
图2 B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄
D.蓝黄红紫
基础·自主学习
光波的波长。
基础·自主学习
核心·互动探究
4.薄膜干涉 (1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频
率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹
。
(3)条纹特点
①单色光：明暗相间的水平条纹；
基础·自主学习
核心·互动探究
2.光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长_相__差__不__多__，甚至比光的波长 __小___的时候，衍射现象才明显。
3.光的偏振 (1)自然光：包含着在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。
基础·自主学习
核心·互动探究
解析 根据题图可知，b 光的干涉条纹间距大于 a 光的干涉条纹间距。由双缝干涉 条纹间距公式 Δx＝Ldλ 可知，b 光 的波长比 a 光的大。由 λ＝cf可知，b 光的频率比 a 光的小，则在同种介质中，b 光的折射率小于 a 光，根据 n＝vc可知，在介质中，a 光的传播速度比 b 光的小，选项 A 错误；在真空中 a、b 两光传播速度相同，均为 光速，选项 B 正确；从真空射入同种介质不会发生全反射，选项 C 错误；由介质射 入真空发生全反射的临界角公式 sin C＝n1可知，a 光折射率较大，从同种介质射入 真空发生全反射时 a 光全反射临界角小，选项 D 正确。 答案 BD
单色光的衍射条纹与双缝干涉条纹有什么不同
单色光的衍射条纹与双缝干涉条纹有什么不同单色光的衍射条纹与双缝干涉条纹在形成原理和特征上有一些不同：
1. 形成原理：
•衍射：单色光通过一个狭缝或者物体边缘时，会产生衍射现象，形成衍射条纹。
这是因为光波在传播过程中受到物体边缘的影响而发生偏折。
•干涉：双缝干涉是由两个相邻的缝隙同时传播的光波相互干涉形成的。
两个波源发出的光波相遇时，根据它们的相位关系，会出现干涉现象。
2. 光源：
•衍射：单色光通过一个狭缝或者物体边缘。
•干涉：来自两个不同波源（或同一波源的不同路径）的光波。
3. 条纹形状：
•衍射：衍射条纹通常是一系列交替的亮暗条纹，中央最亮，向两侧逐渐变暗。
•干涉：双缝干涉条纹通常是一组交替的明暗条纹，其中心最亮，向两侧逐渐暗淡，但不像衍射那样有明显的中央最亮。
4. 产生条件：
•衍射：发生在单个光源通过一个狭缝或物体边缘时。
•干涉：需要两个或多个光源，它们的光波通过不同路径到达同一点，并且具有一定的相干性。
虽然在观察上有些许区别，但两者都是基于光波的波动性质形成的光学现象，而它们的研究和应用对于理解光的行为和性质具有重要意义。
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光的衍射
光的衍射：光能绕过障碍物
偏离直线路径传播的现象。 要求其线度与光的波长同量级
衍射屏
光源
观察屏
(剃须刀边缘衍射)
§1 光的衍射现象，惠更斯菲涅耳原理
一、实验现象 （1）单缝衍射
光源
K
a b
（1）K缝很大， K的几何投影ab
（2）K减少， ab减少 （3）K减少到一定程度
2
E0
δ
β
E0
Eo
2
sin
2
Ep
Eo
N
2π a sin
I sin α 2 ( ) Io α
明、暗纹条件
•
中央明纹
0处， 0 I I o I max
-2. 46 I/I00
相对光强曲线
1. 43 2. 46
a sin 1
1很小
•中央明纹半角宽度：
0 1 arcsin a a
单缝衍射明纹角宽度和线宽度 角宽度 相邻两暗纹中心对应的衍射角之差 线宽度 观察屏上相邻两暗纹中心的间距
透镜 观测屏
1
1
0
衍射屏
x2 x1
x1
o
x1
x0
f
中央明纹
角宽度
x
N
B
P ·
0
A
C
f
将缝 AB 均分成 N 个窄带，每个窄带宽度为 x a N 设每个窄带在P 点引起的振幅为 E
A、B 点处窄带在P 点引起振动的相位差为 2π a sin
相邻窄带的相位差为 N 令P 处的合振幅为 E p
对于O 点
0
β 0
Eo Emax
P A
决定P点位置 的坐标。
B
问题：亮、暗 纹条件？
A
BC a sin
波带 AA1, A1A2
…..
a
A1 G A
2 G/
C
B
/2
如果 a sin 2k
2
, k 1,2,
暗纹
如果 a sin (2k 1)
2
k 1,2
亮纹
P A
=0
P0 零级主极大
NE0 Eo
δ
E0
对于其它点 P
E p Eo
( 如当 N 取 5 时 )
N 取无穷大时
Ep
δ δ
Eo β E p 2 sin β 2 β π a sin 令 α 2 sin α E p Eo α
sin α I p I Io α
0 21 2λ a 线宽度 x0 2 f tan1 2 f 1 2 f λ a
请写出线宽度
第k 级明纹
角宽度 k λ a
（3）若采用白光光源，则中央 明纹为白色，其余各级均为彩色， 紫色在内，红色在外，形成衍射 光谱。
三、光强计算 （1）菲涅尔积分法
取决于波面上ds处的波强度, 为倾斜因子.
Q
P
•
对波阵面积分
惠更斯—菲涅耳原理图示
E ( P) dE
Q
0, k kmax
π , k 0 2
E( p )
s
dS 2r dE F (Q)k ( ) cos(t ) r 1 k ( )
1
k ( )
0
π2
F (Q) k ( ) 2π r cos(ω t ) ds E0( p ) cos (ω t ( p ) ) r
2 I p E0 ( p)
P 处波的强度
说明 (1) 对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂，实际中常用 半波带法和振幅矢量法分析。 (2) 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次 波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。
t+t 时刻波阵面
u t
t 时刻波阵面 t+t 时刻波阵面 u t t 时刻波阵面
菲涅耳原理：从同一波阵
面上各点所发出的子波，经传 播而在空间某点相遇时，也可
相互迭加而产生干涉现象。
dS 2r dE F (Q)k ( ) cos(t ) r
ds
n
r
F (Q) k ( )
三、两种衍射
•菲涅耳衍射：光源和屏幕 距衍射孔均为有限远
光源
•夫琅禾费衍射：光源和屏 幕距衍射孔均为无限远
光源 研 究 重 点
§2 单缝的夫琅禾费衍射 一、实验装置：
屏幕
S
*
二、单缝衍射
P A
光垂直照射单缝 AB波阵面上各点 子波向各个方向 传播
B 单缝衍射花样
的改变引起
P点位置不同
：衍射角
讨论：
a sin 2k
2
k = 1,2, 暗纹
a sin (2k 1)
2
k = 1,2, 亮纹 主极大
0
（1）条纹分布
a
5 λ 2a 3 λ 2a
I
a
3 λ 2a 5 λ 2a
屏幕
0
sin
讨论： （2）中央极大（零级明纹）
•第一级暗纹位置：
I 0 sin α 0
a sin k
α
π a sin
kπ
k 1,2,3
和半波带法得到的暗纹条件一致。
•
明纹条件
dI 0 dα
tanα α
I sin α 2 ( ) Io α
y
y tan
2π
y
B
单缝衍射方程:
a sin 2k 2
k = 1,2, 暗纹
a sin (2k 1) k = 1,2, 亮纹 2 0 主极大
说明 (1) 得到的暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似 (2) 单缝衍射和双缝干涉条纹比较。
单缝衍射条纹
双缝干涉条纹
B
x dx Δ
O
r0 r0+Δ
dS 2r dE F (Q)k ( ) cos(t ) r
1
k ( )
A
sin α I p I Io α
α πa sin
2
0
π2
I o为中央明纹强度
怎样根据物理条 件做数学近似？
（2）振幅矢量法
单缝衍射强度公式
衍射
明暗相间的条纹
屏幕
阴 影
屏幕
缝较大时， 光是直线传播的
缝很小时， 衍射现象明显
§1 光的衍射现象，惠更斯菲涅耳原理
一、实验现象 （1）单缝衍射
（2）圆孔衍射
圆孔的夫琅禾费衍射
实验装置 * S
二、惠更斯-菲涅耳原理
惠更斯原理：波在媒质中传
播到各点，都可看成发射子波
的波源，子波的包迹就决定了 新的波阵面。