光的干涉与衍射 (光的波动特性)
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单狭缝衍射试验；圆孔衍射试验，
当光孔线度远远大于光波长λ时，衍射效应很不明 显，近似于直线传播。当光孔线度逐渐变小并与光 的波长可比拟时，衍射效应逐渐明显，在远处便出 现亮暗分布的衍射图样
光谱分子结构分析仪， 衍射决定了光学仪器的分辨率； 全息衍射成像；
光的衍射现象与图示
光沿直线传播只是一个近似的规律：当光 波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认 为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍 物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的 衍射现象
激光以外的光源
光波的振动频率相同
光波的振动方向相同
光波的相位差恒定
干涉与衍射的图像特征区别
干涉与衍射的 图像差异
干涉条纹 衍射条纹
条纹形状 条纹色彩 条纹形状 条纹色彩
间隔等宽亮暗条纹
黑白亮暗对比
不等宽间隔条纹 按照色彩波长，紫
内红外分布
光的干涉、衍射与狭缝数量的关系
狭缝数量与 光的波动特性
单狭缝 双狭缝 多狭缝（光栅）
薄膜干涉的应用
1）检查精密仪器的表面：平行单色光垂直照射实心劈尖上，上面 的下表面、下面的上表面的反射光将产生干涉。
光学现象：劈尖上厚度相同的地方，出现明或暗条纹。
光的衍射
定义
光的衍射
试验 条件
应用
光在传播路径中遇到障碍物时,能绕过障碍物 边缘而进入几何阴影传播,并且产生强弱不均 的光强分布，这种现象称为光的衍射。
单缝衍射
多缝光栅衍射
多狭缝光栅的干涉包络线与衍射叠加的实验图案
多狭缝光栅干涉包络线与衍射叠加实验图案的光强分析图
包络线为单缝衍射 的光强分布图
衍射极大值 （中央亮纹）
干涉主极大（亮纹）
衍射次极大
干涉极小值（暗纹）
k=-6 k=-4
k=-2 k=0
k=2 k=4
k=6
k=-5 k=-3
k=-1
k=1
现象 条件
应用
若干个光波(成员波)在相遇时产生的光强分布不等于由各 个成员波单独造成的光强分布之和，而出现明暗相间的现 象，称为光波的干涉现象。
干涉现象通常表现为光场强度在空间作相当稳定的明暗相间条纹 分布;有时则表现为，当干涉装置的某一参量随时间改变时，在 某一固定点处接收到的光强按一定规律作强弱交替的变化。
当缝很大时—直线传播（得到影） 当缝减小时—逐渐会出现小孔成像的现象 继续减小缝的大小—会出现光的衍射现象．
单狭缝衍射的光斑半径与计算公式
单狭缝衍射光强的计算公式：
中心亮条纹半径X：
X
X = D.sinФ= L*λ/a;
Ф为衍射角,a为单缝大小,L为观察屏与单缝
之间的距离（当用透镜时L为焦距f）
单狭缝衍射的光强分布
干涉相消和干涉增强的波长演示
图：(a) 干涉相消；
(b) 干涉增强
光的干涉条纹计算公式
• 光的干涉条纹间距 ：X = (L/d )*入 其中：
• X：是干涉条纹间距； L：是双缝与显示屏的距离； d：是干涉双狭缝的间隔距离； 入：是干涉光的波长；
杨氏双缝干涉实验
1、装置特点： （1）双缝很近 0.1mm， （2）双缝H1、H2与单缝S的距离相等，
2、①要用单色光：所以采用红滤色片； ②单孔的作用：是获得点光源 ③双孔的作用：相当于两个振动情
况完全相同的光源，双孔的作用是获得 相干光源
光的干涉试验图案
单色光波的干涉图案
可见光光波的干涉图案
光波的干涉波动效应的演示图
S1
Sd
S2
光的薄膜干涉试验
1、实验 1.1、产生原因： 膜的前表面和后表面反射的两列光波。 1.2、实验现象： 在薄膜上呈现出水平的彩色条纹。
光的干涉与衍射
—光的波动特性介绍
2019-05-28
光的波粒二象性与学科分类
光的波粒二象性 与学科分类
光的粒子特性 光的波动特性
几何光学 物理光学
光的波粒二象性：特性与试验
光的波粒二象性
光的粒子特性 光的波动特性
试验 典型参数
试验 典型参数
针孔成像
焦距，景深； 放大倍率； 杨氏干涉； 瑞利斑； 牛顿环；
k=3
k=5
白光的光栅衍射光谱分布： 紫光距中央亮纹最近，红光距中央亮纹最远
日积月累，铁杵成针！
2019-05-28
衍射的波动原理演示
(a) 光线散开形成衍射条纹；(b) 如果光波路径是直线，就不存在衍射条纹。
光的干涉图样和衍射图样的区别
• 干涉图样：条纹等宽等亮
衍射图样：中间条纹最宽最亮， 两边迅速变窄变暗。
光源的相干性条件
相干光源
光源的分类
非相干光源
光的相干条件
符合相干条件的光源
激光光源
不符合相干条件的光源
波长，频率， 光强，分辨率
光的干涉与衍射
光的干涉
光的干涉与衍射
光的衍射
干涉与衍射的 区别
现象
双缝干涉
试验
杨氏双缝干涉
现象
单缝衍射
试验
瑞利斑
干射与衍射没有本质的区别：干涉是指那些有限多的 分立的光束的相干叠加；衍射是指那些波阵面上的无 穷多的连续的子波的相干叠加；二者往往同时出现；
光的干涉
定义
光的干涉
只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光 源，才能产生光的干涉。
测量薄膜厚度，测量工件的平整度， 检测薄膜覆合层间均匀度
干涉是基于二个或多个波的叠加
考虑两个或多个波同时经过的空间区域。按照叠加原理， 净位移可用矢量或由各个位移的代数和给出。干涉是基 于同样的原理，由两个或多个波叠加组成的复合波。
形成光的衍射现象，典型图案为瑞利斑； 形成光的干涉现象，典型图案为杨式双狭缝； 形成光波衍射与多狭缝干涉的包络线叠加现象
多狭缝光栅的衍射与干涉包络线
单缝衍射
IBaidu Nhomakorabea
sin
多缝干涉
I
-2/d -/d 0 /d 2/d
多缝光栅
sin
sin
多狭缝光栅干涉包络线与衍射叠加实验图案 与单缝衍射实验图案的比较
当光孔线度远远大于光波长λ时，衍射效应很不明 显，近似于直线传播。当光孔线度逐渐变小并与光 的波长可比拟时，衍射效应逐渐明显，在远处便出 现亮暗分布的衍射图样
光谱分子结构分析仪， 衍射决定了光学仪器的分辨率； 全息衍射成像；
光的衍射现象与图示
光沿直线传播只是一个近似的规律：当光 波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认 为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍 物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的 衍射现象
激光以外的光源
光波的振动频率相同
光波的振动方向相同
光波的相位差恒定
干涉与衍射的图像特征区别
干涉与衍射的 图像差异
干涉条纹 衍射条纹
条纹形状 条纹色彩 条纹形状 条纹色彩
间隔等宽亮暗条纹
黑白亮暗对比
不等宽间隔条纹 按照色彩波长，紫
内红外分布
光的干涉、衍射与狭缝数量的关系
狭缝数量与 光的波动特性
单狭缝 双狭缝 多狭缝（光栅）
薄膜干涉的应用
1）检查精密仪器的表面：平行单色光垂直照射实心劈尖上，上面 的下表面、下面的上表面的反射光将产生干涉。
光学现象：劈尖上厚度相同的地方，出现明或暗条纹。
光的衍射
定义
光的衍射
试验 条件
应用
光在传播路径中遇到障碍物时,能绕过障碍物 边缘而进入几何阴影传播,并且产生强弱不均 的光强分布，这种现象称为光的衍射。
单缝衍射
多缝光栅衍射
多狭缝光栅的干涉包络线与衍射叠加的实验图案
多狭缝光栅干涉包络线与衍射叠加实验图案的光强分析图
包络线为单缝衍射 的光强分布图
衍射极大值 （中央亮纹）
干涉主极大（亮纹）
衍射次极大
干涉极小值（暗纹）
k=-6 k=-4
k=-2 k=0
k=2 k=4
k=6
k=-5 k=-3
k=-1
k=1
现象 条件
应用
若干个光波(成员波)在相遇时产生的光强分布不等于由各 个成员波单独造成的光强分布之和，而出现明暗相间的现 象，称为光波的干涉现象。
干涉现象通常表现为光场强度在空间作相当稳定的明暗相间条纹 分布;有时则表现为，当干涉装置的某一参量随时间改变时，在 某一固定点处接收到的光强按一定规律作强弱交替的变化。
当缝很大时—直线传播（得到影） 当缝减小时—逐渐会出现小孔成像的现象 继续减小缝的大小—会出现光的衍射现象．
单狭缝衍射的光斑半径与计算公式
单狭缝衍射光强的计算公式：
中心亮条纹半径X：
X
X = D.sinФ= L*λ/a;
Ф为衍射角,a为单缝大小,L为观察屏与单缝
之间的距离（当用透镜时L为焦距f）
单狭缝衍射的光强分布
干涉相消和干涉增强的波长演示
图：(a) 干涉相消；
(b) 干涉增强
光的干涉条纹计算公式
• 光的干涉条纹间距 ：X = (L/d )*入 其中：
• X：是干涉条纹间距； L：是双缝与显示屏的距离； d：是干涉双狭缝的间隔距离； 入：是干涉光的波长；
杨氏双缝干涉实验
1、装置特点： （1）双缝很近 0.1mm， （2）双缝H1、H2与单缝S的距离相等，
2、①要用单色光：所以采用红滤色片； ②单孔的作用：是获得点光源 ③双孔的作用：相当于两个振动情
况完全相同的光源，双孔的作用是获得 相干光源
光的干涉试验图案
单色光波的干涉图案
可见光光波的干涉图案
光波的干涉波动效应的演示图
S1
Sd
S2
光的薄膜干涉试验
1、实验 1.1、产生原因： 膜的前表面和后表面反射的两列光波。 1.2、实验现象： 在薄膜上呈现出水平的彩色条纹。
光的干涉与衍射
—光的波动特性介绍
2019-05-28
光的波粒二象性与学科分类
光的波粒二象性 与学科分类
光的粒子特性 光的波动特性
几何光学 物理光学
光的波粒二象性：特性与试验
光的波粒二象性
光的粒子特性 光的波动特性
试验 典型参数
试验 典型参数
针孔成像
焦距，景深； 放大倍率； 杨氏干涉； 瑞利斑； 牛顿环；
k=3
k=5
白光的光栅衍射光谱分布： 紫光距中央亮纹最近，红光距中央亮纹最远
日积月累，铁杵成针！
2019-05-28
衍射的波动原理演示
(a) 光线散开形成衍射条纹；(b) 如果光波路径是直线，就不存在衍射条纹。
光的干涉图样和衍射图样的区别
• 干涉图样：条纹等宽等亮
衍射图样：中间条纹最宽最亮， 两边迅速变窄变暗。
光源的相干性条件
相干光源
光源的分类
非相干光源
光的相干条件
符合相干条件的光源
激光光源
不符合相干条件的光源
波长，频率， 光强，分辨率
光的干涉与衍射
光的干涉
光的干涉与衍射
光的衍射
干涉与衍射的 区别
现象
双缝干涉
试验
杨氏双缝干涉
现象
单缝衍射
试验
瑞利斑
干射与衍射没有本质的区别：干涉是指那些有限多的 分立的光束的相干叠加；衍射是指那些波阵面上的无 穷多的连续的子波的相干叠加；二者往往同时出现；
光的干涉
定义
光的干涉
只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光 源，才能产生光的干涉。
测量薄膜厚度，测量工件的平整度， 检测薄膜覆合层间均匀度
干涉是基于二个或多个波的叠加
考虑两个或多个波同时经过的空间区域。按照叠加原理， 净位移可用矢量或由各个位移的代数和给出。干涉是基 于同样的原理，由两个或多个波叠加组成的复合波。
形成光的衍射现象，典型图案为瑞利斑； 形成光的干涉现象，典型图案为杨式双狭缝； 形成光波衍射与多狭缝干涉的包络线叠加现象
多狭缝光栅的衍射与干涉包络线
单缝衍射
IBaidu Nhomakorabea
sin
多缝干涉
I
-2/d -/d 0 /d 2/d
多缝光栅
sin
sin
多狭缝光栅干涉包络线与衍射叠加实验图案 与单缝衍射实验图案的比较