高中物理：光学-光的衍射
高考光的衍射知识点
高考光的衍射知识点光的衍射是光波在经过一定障碍物后发生偏折和扩展的现象。
这一现象在高考物理中属于较为复杂和深入的知识点，需要掌握一定的理论和实践技巧。
本文将介绍光的衍射的一些基本知识点和应用。
一、光的波动性和衍射现象光既具有粒子性，又具有波动性。
当光波遇到障碍物时，发生衍射现象。
光的波动性使得光可以经过细小缝隙或者射向物体的边缘，从而产生各种衍射现象。
光的波动性可以帮助我们解释光的干涉、衍射和散射等现象，这些现象在现实生活中随处可见。
二、衍射的条件光波要发生衍射，需要满足一定的条件。
首先，光的波长必须与障碍物的尺寸相当或者比障碍物的尺寸大。
其次，光波必须以直线传播，并遇到有限尺寸的障碍物。
最后，观察者对衍射光的位置和强度都有一定要求。
三、单缝衍射当光波通过一道很窄的缝隙射向屏幕时，会出现单缝衍射现象。
这时，光波会传播到达前方的屏幕上，形成一组交替出现的明暗条纹。
这些条纹称为干涉条纹，其间隔和亮暗程度与缝隙的宽度和光的波长有关。
通过分析干涉条纹的出现和变化，可以推测出光波的波长和缝隙的宽度。
四、双缝衍射在实际应用中，常常通过双缝来研究光的衍射现象。
双缝衍射可以帮助我们更好地理解光的波动性质。
当光波通过双缝射向屏幕时，会在屏幕上形成一组交替出现的亮暗条纹。
这些条纹与缝隙的间距和宽度、光波的波长以及光源到缝隙的距离等因素密切相关。
通过观察和实验，可以得到一些与衍射现象相关的公式，如夫琅禾费衍射公式等。
五、光的衍射应用光的衍射不仅在物理学研究中具有重要意义，也在实际生活和工程技术中得到广泛应用。
例如，用于制造CD、DVD、薄膜等光盘介质的激光技术、天文学中的天线衍射等等。
光的衍射还有助于研究和开发更为先进的光学仪器和材料。
总结：光的衍射是一门复杂而深入的物理学知识，掌握了它可以帮助我们更好地理解光的波动性质和光学现象。
通过学习光的衍射，我们可以更好地理解光的行为并应用于实践中。
希望这篇文章对大家理解和学习光的衍射有所帮助。
高中物理：光的衍射
高中物理：光的衍射
【知识点的认识】
一、光的衍射
1．光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象叫光的衍射．
2．发生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象．
3．泊松亮斑：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（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）．
4．常见的衍射现象有单缝衍射，圆孔衍射和泊松亮斑等．
5．单缝衍射图样特点：若是单色光，则中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹，其亮度和宽度依次减小；若是白光则中央为白色亮条纹，且最宽最亮，两边为彩色条纹．
【解题方法点拨】
衍射与干涉的比较
两种现象
比较项目
单缝衍射双缝干涉
不同点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距不等各相邻条纹等间距
亮度情况中央条纹最亮，两边变
暗条纹清晰，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
（1）白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．
（2）区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．
2．干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或
多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹．。
2024-2025学年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版选修3-4
八、作业评价
1.作业批改：对学生的作业进行认真批改，了解学生对光的衍射现象的掌握程度，及时发现学生的不足之处。
2.作业点评：对学生的作业进行点评，鼓励学生继续努力，对学生的优点给予肯定，对学生的不足之处给予指导。
最后，我注意到学生在课堂讨论中参与的积极性不高，这可能是因为我没有提供足够的问题来激发学生的思考。因此，我计划在未来的教学中设计更多的问题和讨论环节，以激发学生的思考和参与度。
板书设计
1.光的衍射现象的定义：
-光的衍射现象定义：当光遇到障碍物时，光波会绕过障碍物继续传播的现象。
2.衍射现象的条件：
-衍射现象条件：孔径或障碍物尺寸小于或相当于光波的波长，或者孔径或障碍物尺寸与光波波长相近。
教师备课：
深入研究教材，明确光的衍射教学目标和光衍射重难点。
准备教学用具和多媒体资源，确保光衍射教学过程的顺利进行。
设计课堂互动环节，提高学生学习光衍射的积极性。
（二）课堂导入（预计用时：3分钟）
激发兴趣：
提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入光衍射学习状态。
回顾旧知：
简要回顾上节课学习的光的基本概念和波动理论，帮助学生建立知识之间的联系。
解答：
光的衍射现象在实际应用中非常广泛。例如，在激光技术中，激光束通过透镜或狭缝时会产生衍射现象，这被用于调整激光束的传播方向和聚焦。在光纤通信中，光的衍射被用于增加光信号的传输距离和容量。在显微镜和望远镜中，衍射现象被用于放大和观察微小物体。此外，光的衍射还被应用于光学传感器、光学成像技术以及光学显示技术等领域。
光学第4章光的衍射
菲涅耳还指出，对于t 时刻波阵面上给定面元dS，
它在P点的振幅由下式决定
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
★
K( ):方向因子
光源
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
t时刻波前
a(Q ) 取决于波前上Q点处的强度
5
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
若取波阵面上各点发
如果单缝波阵面AB 被分成奇数个半波带， 则由于一对对相邻的半波带发出的光都分别在P点相互抵消， 最后还剩一个半波带发出的光到达P点， 因此P点应是明条纹中心
23
3. 明暗条纹分布规律
B
aC
A
2
当
a sin 0 0
波带就是AB 波阵面， 各衍射光光程差等于零，
在P点仍然是明条纹， P点位置在透镜的焦点处
AC asin
当
a sin
(2k
1)
2
AC长度等于半波长奇数倍
k 1,2,3.....
意味着：单缝波阵面AB为被分成奇数个半波带
22
3. 明暗条纹分布规律
E a sin 2k
2
B
aC
A
2
k 1,2,3.....
●P
a sin (2k 1)
2
k 1,2,3.....
上式用衍射角表示的 明条纹中心位置
E
10
§9 单缝的夫琅禾费衍射
一．单缝的夫琅禾费衍射
E
1. 实验装置 L1
L2
S
a
L1、L2为透镜，平行放置，中心在一条直线上， a 为狭缝，狭缝面垂直透镜主轴，
光的衍射高中物理课件
01
海市蜃楼
由于光的折射和全反射，远处的景物在地面上形成虚像，有时也会因为
衍射而产生彩色幻影。
02
星光闪烁
星光在穿过大气层时，受到空气密度、温度等因素的影响，发生衍射和
干涉，使得星光看起来闪烁不定。
03
露珠上的彩色光环
露珠相当于一个凸透镜，阳光穿过露珠时会发生折射、反射和再折射的
光学过程，形成彩色光环。此外，露珠表面的微小结构也会导致光的衍
衍射的种类和特点
衍射分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。菲涅尔衍射是光波在近场区域的衍射，表现为光波前的弯曲；夫琅禾 费衍射是光波在远Байду номын сангаас区域的衍射，表现为明暗相间的衍射图样。
衍射光栅的原理和应用
衍射光栅是一种具有周期性结构的光学元件，能够使入射光发生衍射，形成多个不同方向的光束。衍射光栅 在光谱分析、光学测量等领域有广泛应用。
分类
根据障碍物或孔的尺寸与光波长 的关系，可分为明显衍射和不明 显衍射。
衍射原理及波动性质
衍射原理
光具有波动性，遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物继续传 播。
波动性质
光波具有振幅、频率、波长等波动特性，这些特性决定了光 的衍射行为。
光源、波长与衍射关系
光源
不同光源发出的光波长不同，波长越 短，衍射现象越不明显。
通信技术中的衍射现象
在光纤通信和无线通信中，光的衍射现象会影响 信号的传输质量和范围。通过研究光的衍射特性 ，可以优化通信系统的设计和性能。
材料科学中的衍射分析
在材料科学领域，利用X射线、中子束等物质的衍 射现象，可以分析材料的晶体结构、化学成分等 信息。这对于新材料的研发和性能优化具有重要 意义。
单缝衍射实验
高中物理光的衍射知识点复习
高中物理光的衍射知识点复习光学衍射现象是光在传播过程中出现的一种波动状态。
这部分内容在《光学》中比较抽象，学生学习起来比较困难。
下面店铺给大家带来高中物理光的衍射知识点，希望对你有帮助。
高中物理光的衍射知识点(1)光的衍射现象光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。
光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。
(2)衍射现象的特点：①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。
②若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。
理论上表明光孔横向线度与衍射发散角Δ之间存在反比关系。
(3)产生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，所以当光射向一个针孔、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。
(3)衍射图样①单缝衍射：中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同.白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光.②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环.③泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。
(4)衍射应用光的衍射决定光学仪器的分辨本领。
气体或液体中的大量悬浮粒子对光的散射，衍射也起重要的作用。
在现代光学乃至现代物理学和科学技术中，光的衍射得到了越来越广泛的应用。
衍射应用大致可以概括为以下四个方面：①衍射用于光谱分析。
如衍射光栅光谱仪。
②衍射用于结构分析。
衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，故而利用图样分析结构，如X射线结构学。
③衍射成像。
在相干光成像系统中，引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。
光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领。
④衍射再现波阵面。
这是全息术原理中的重要一步。
物理光学-第3章 光的衍射
f x = ρ cos φ
f y = ρ sin
dx0 dy 0 = r0 dr0 dα 0
( x0 , y 0 ) = A
α0
0 ~ 2π
r0
0~a
24
3-4 夫琅和费圆孔衍射
光强分布公式
ie iKz 2 z ( x12 + y12 ) + ∞ i 2π ( f x x0 + f y y0 ) u ( x, y ) = e u ( x 0 y 0 )e dxo dy 0 ∫ ∫∞ λz
4
3.2衍射的基本理论
①狭缝衍射 ②圆孔衍射
5
3.2衍射的基本理论
惠更斯-菲涅耳原理
6
3.2衍射的基本理论
惠更斯原理是描述波的传播过程的一个原理。设波 源在某一时刻的波阵面，面上每一点都是一个次波 源，发出球面次波。次波在随后的某一时刻的包迹 面形成一个新的波阵面。波面的法线方向就是波的 传播方向。这就是惠更斯原理。 菲涅耳在研究了光的干涉现象以后，考虑到次波来 自同一光源，应该相干，因而波阵面上每一点的光 振动应该是在光源和该点间任意一个波面上发出的 次波迭加的结果。这样用干涉理论补充的惠更斯原 理叫作惠更斯-菲涅耳原理。
12
3-2-3 夫琅和费衍射和菲涅耳衍射
夫琅和菲近似：衍射屏到孔的距离z很大，透光孔很小 2 2
2 2 x0 + y 0 k ( x0 + y 0 ) max ≈0 z >> 2 z 2 2 2 2 2 1 ( x1 x0 ) + ( y1 y 0 ) 1 x12 + y12 1 x0 + y 0 x1 x0 + y1 y 0 r ≈ z 1 + = z 1 + 2 z 2 + 2 z 2 2 z2 2 z k [( x x ) + ( y y ) ] i i ikz u ( x1 y1 ) = e ∫∫ u ( x 0 y 0 )e 2 Z dx 0 dy 0 λz k 2 2 2 2
高中物理光的衍射优质PPT课件
中央条纹最亮，两边最暗
条纹清晰，亮度 基本相等
都有明暗相间的条纹，条纹都是光波
叠加时加强或削弱的结果
都是波特有的现象，表明光是一种波
典例分析
例4.关于光的衍射下列说法正确的是（ BC ）
× A ．是光在传播中绕过障碍物发生弯曲的现象
B ．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C ．为光的波动说提供了有力的证据
A ．雨后天空出现的绚丽的彩虹
折射
B ．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C ．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
薄膜干涉
D ．眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
衍射
E ．眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹
二、明显衍射的条件
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。
点击观看
二、明显衍射的条件
红光a=0.4mm 红光a=0.8mm
一、对衍射图样的理解 点击观看
一、对衍射图样的理解
2.不同波长光的衍射图样：
单缝不变，波长越大，衍射越明显，
中央亮纹越宽。 3.白光的衍射图样:
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．
白光（白炽灯）的单缝衍射条纹
一、对衍射图样的理解
4.圆孔衍射：①孔较大时——屏上
直线传播
小孔成像
小孔衍射
无光
三、双缝干涉和单缝衍射条纹的区别
三、双缝干涉和单缝衍射条纹的区别
项目
名称
产生条件
不 条纹宽度 同 条纹间距 点
亮度
相 同
成因
点 意义
单缝衍射
双缝干涉
只要狭缝足够小，任何光 都能发生
条纹宽度不等，中央最宽
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高中物理：光学-光的衍射
光的衍射是光学中的经典知识点，其在多个领域都有着广泛的应用，例如显微镜、天文望远镜等。
本文将详细介绍光的衍射的基本概念、衍射定理、夫琅禾费衍射以及常见的实验方法。
一、光的衍射的基本概念
光的衍射是指光通过一个孔或者通过物体表面的缝隙后，光波会扩散成为一组新的光波，这种现象被称为光的衍射。
在光的衍射中，光波会形成一些明暗交替的区域，这些区域被称为衍射图样，其形状和孔或者缝隙的大小和形状有关。
二、衍射定理
衍射定理是光学中最重要的定理之一，它是描述从一个孔或者一个光源丝的发射的光经过另一个孔或者缝隙后产生的光的波前的变化情况。
衍射定理可以用来计算衍射图案的形状，以及通过使用光的衍射图案来确定物体的大小和形状。
衍射定理的公式如下所示：
sinθ = nλ/d
其中，θ是衍射角，n是衍射序数，λ是光的波长，d是孔或者缝隙的宽度。
三、夫琅禾费衍射
夫琅禾费衍射是一种典型的衍射现象，它是一种发生在单缝或双缝上的衍射现象。
夫琅禾费衍射的衍射图样是一组纵向的亮暗条纹。
夫琅禾费衍射的公式如下所示：
dsinθ = nλ
其中，d是缝隙的大小，θ是衍射角，n是衍射序数，λ是光的波长。
四、实验方法
实验方法是研究光的衍射现象的重要手段。
常见的光的衍射实验方法包括单缝衍射实验、双缝干涉实验、格点衍射实验等。
（1）单缝衍射实验
单缝衍射实验是研究光的衍射现象的最简单的实验方法之一，它可以通过一个狭窄的孔洞使光波扩散成为一个圆形的波前来观察光的衍射现象。
（2）双缝干涉实验
双缝干涉实验是研究光的干涉现象的重要实验方法，它可以通过两个狭缝使光波扩散成为一组具有干涉现象的亮暗条纹。
（3）格点衍射实验
格点衍射实验是一种研究光的衍射现象的实验方法，它可以通过一个光栅来使光波扩散成为一组具有规律的亮暗
条纹。
五、练习题
1. 一束波长为500nm的光穿过一个宽度为0.3mm的单缝后，经过距离1m的观察屏时，其衍射图样的第五个主极大的位置距离中心线的距离是多少？
参考答案：0.30mm
2. 光通过一组双缝（缝距为0.1mm，缝宽为0.05mm），在距离屏幕40cm处出现了一组亮暗条纹。
若光的波长为600nm，则第二个暗条纹距离中心线的距离是多少？
参考答案：0.003mm
3. 孔径为0.1mm的单缝垂直于光线的方向，其中光的波长为520nm。
当观察屏幕距离单缝为3m时，求衍射图样的第一极小的位置。
参考答案：2.6mm
4. 光通过一个1000个小孔的光栅后，在距离屏幕20cm 处出现了一组亮暗条纹。
若光的波长为500nm，则光栅缝距是多少？
参考答案：2.0μm
5. 光通过一个单缝，缝宽为0.1mm，并在距离屏幕2m 处出现了一组亮暗条纹。
若光的波长为500nm，则第七个暗条纹的位置距离中心线的距离是多少？
参考答案：0.21mm
6. 一束波长为600nm的光通过一个单缝，缝宽为0.1mm，并在距离单缝2m的地方出现了一组亮暗条纹。
求衍射图样的第一极小的位置。
参考答案：0.015mm
7. 光通过一个单缝，缝宽为0.05mm，并在距离单缝4m 的地方出现了一组亮暗条纹。
若光的波长为400nm，则衍射图样的第三个极大的位置距离中心线的距离是。