工程光学第十三章光的衍射
5
二、衍射的分类
衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。 菲涅耳衍射 衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远时的衍射 —— 近场 衍射。这种衍射从光源发射到障碍物上的光波和对应于观察 屏上某点的光波的波面都不是或者有一个不是平面。 夫琅和费衍射 衍射屏距离光源和接收屏的距离是无限远的衍射 —— 远 场衍射。显然这类衍射光源发射到障碍物上的光波和对应 于观察屏上某点的光波都是平面波。
6
菲涅耳衍射
光源—障碍物—接收屏距离为有限远。
光源 障碍物 夫琅和费衍射 光源—障碍物—接收屏距离为无限远。
S
接收屏
光源
障碍物
接收屏
7
§13-1
惠更斯-菲涅耳原理
一、惠更斯-菲涅耳原理
1690年惠更斯提出惠更斯原理，认为波前上的每一点都可
以看作是发出球面子波的新的波源，这些子波的包络面就
是下一时刻的波前。 1818年，菲涅耳运用子波可以相干叠加的思想对惠更斯 原理作了补充。他认为从同一波面上各点发出的子波， 在传播到空间某一点时，各个子波之间也可以相互叠加 而产生干涉现象。这就是惠更斯－菲涅耳原理。
2
K ( ) 0 1 K ( ) 2
在波面法线方向上次波的振幅最大
菲涅耳关于 K ( ) 0 是不正确的 2
18
三、基尔霍夫衍射公式的近似
A exp(ikl) exp(ikr) cos(n, r ) cos(n, l ) E ( P) [ ]d il l r 2
0
增大
~
K有最大值
K迅速减小
K=0
2
CA exp(ikR) exp(ikr) E ( P) K ( )d R r
利用上式可计算任意形状开孔或屏障的衍射问题。
11
积分面可以选择波面，也可以选择S和P之间的任何一
个曲面或平面，设其复振幅分布为 E (Q ) ，这一平面或
K ( )
cos(n, r ) cos(n, l ) 2
若点光源离开孔足够远，使入射光可看成垂直入射到开孔 的平面波，对于开孔各点都有
cos(n, l ) 1 cos(n, r ) cos
则
1 cos K ( ) 2
17
0 K ( ) 1
~
它表示单色光 源发出的球面 波照射到孔径
上，在孔径后
任意一点P处产 生光振动的复 振幅。
14
A exp(ikl) exp(ikr) cos(n, r ) cos(n, l ) E ( P) [ ]d il l r 2
~
1 C il
A exp(ikl) E (Q) l
~
cos(n, r ) cos(n, l ) K ( ) 2
35
四、圆孔的夫琅和费衍射
36
37
38
39
40
圆孔夫琅和费衍射
第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑 爱里斑半径d 对透镜光心的张角称为爱里斑的半角宽度
41
圆孔衍射 R、D为圆孔的半径和直径
衍射屏
L
观察屏
l
1
f
中央亮斑 (艾里斑)
1 sin 1 0.61
l
a
1.22lBiblioteka 2a第十三章 光的衍射
一、光的衍射现象
光在传播路径中遇到障碍物（其线度比光的波长大得不 多）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。
在衍射中，不只是光波的绕弯传播，光波场中的能量也将重 新分布，产生明暗相间的衍射条纹。
1
2
衍射屏 S
L
观察屏 S l
曲面上的各点发出的子波在P点产生的复振幅可表示为：
~
exp(ikr) E ( P) C E (Q) K ( )d r
~ ~
可看作惠更斯-菲涅耳原理的推广。
12
二、菲涅耳——基尔霍夫衍射公式
利用上节公式对一些简单形状的开孔的衍射现象进行计
算时，得出的衍射光强分布与实际相符合。但菲涅耳理
衍射屏 L L
观察屏
l
a
* l10-3 a
*
3
屏幕
屏幕
阴 影
缝较大时，光是直线传播的
缝很小时，衍射现象明显
4
干涉与衍射的本质
光的干涉与衍射一样，本质上都是光波相干叠加的结果。
一般来说，干涉是指有限个分立的光束的相干叠加。干
涉强调的是不同光束相互影响而形成相长或相消的现象。
衍射则是连续的无限个子波的相干叠加。衍射强调的是 光线偏离直线而进入阴影区域。
~
19
（一）初步近似
20
（二）菲涅耳近似和菲涅耳衍射计算公式
21
22
（三）夫琅和费近似和夫琅和费衍射公式
第四项可以略去
23
§13-2 典型孔径的夫琅和费衍射
24
一、夫琅和费衍射公式的意义
25
P点的复振幅分布为：
26
27
二、矩孔衍射
28
29
30
31
32
三、单缝衍射
33
34
与前面式子一致
exp(ikr) E ( P) C E (Q) K ( )d r
~ ~
15
按照惠更斯-菲涅耳原理的基本思想解释
1 P点的场是由孔径上无穷多个虚设的子波源 exp(ikr) ~ r 产生的，子波源的复振幅与入射波在该点的复振幅 E (Q ) 1 和倾斜因子 K ( ) 成正比，与波长成反比，因子 i
CA exp(ikR) exp(ikr) E ( P) K ( )d R r
~
上式为ZZ’范围内的波面上的面元发出的子波对P点产生的 复振幅总和。其中，C为常数，R是波面的半径。
R SQ r QP
K ( )
称为倾斜因子，表示子波的振幅随面元法线与 QP的夹角的变化
10
按菲涅耳的假设
称1 为艾里斑半角宽。
爱里斑半径为： R ftg1 ≈f sin 1 1.22
l
2a
42
f
8
考察单色点光源S对空 间任意一点P的光作用。选 取S和P之间一个波面，并 以波面上各点发出的子波
在P点相干叠加的结果代替
S对P的作用。 单色点光源S在波面上任一点Q产生的复振幅为：
A E Q exp( ikR) R
~
R是波面的半径 A为离点光源单位距离处的振幅 9
惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式为：
表明子波源的振动相位超前于入射波90度。
~ ~
exp(ikr) E ( P) C E (Q) K ( )d r
cos(n, r ) cos(n, l ) K ( ) 2
~
表示子波的振幅在各个方向上是 不同的，其值在0与1之间
A exp(ikl) exp(ikr) cos(n, r ) cos(n, l ) E ( P) [ ]d 16 il l r 2
论本身不严格，勉强引入倾斜因子，缺乏理论依据。其 缺点可由基尔霍夫衍射理论来弥补。 基尔霍夫从波动方程出发，用场论的数学工具导出较严 格的公式。
A exp(ikl) exp(ikr) cos(n, r ) cos(n, l ) E ( P) [ ]d il l r 2
~
13
A exp(ikl) exp(ikr) cos(n, r ) cos(n, l ) E ( P) [ ]d il l r 2
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工程光学-下篇物理光学第13章光的衍射+详解
dS
第十三章 光的衍射
第二格林公式+亥姆霍兹方程 (定态波动方程 )
设Ω为闭合面 ∑ 所包围的体积，P0是 ∑内任一点
( ) ( ) ∫∫∫ ∫∫ ⎡
⎢
( ) ⎣ Ω
U∇2V −V ∇2U
dxdydz =
∑
⎛⎜⎝U
∂V ∂n
−V
∂U ∂n
⎞ ⎟⎠
dS
⎤ ⎥ ⎦
+
⎧⎪ ⎨ ⎩⎪
∇2 + k2 ∇2 + k2
V =0 U =0
∫∫ → U∇2V −V ∇2U = 0 →
∑
⎛⎜⎝U
∂V ∂n
−V
∂U ∂n
⎞ ⎟⎠
dS
=
0
若:V
(
x,
y,
z)
=
e−ikr r
为P0点发出的单位振幅的球面波
∫∫ ∫∫ →
⎧⎪ ⎨
⎪⎩ ∑
+
∑′
⎫⎪ ⎬
⎡ ⎢U
⎭⎪ ⎣
∂ ⎛ e−ikr
∂n
⎜ ⎝
r
⎞ ⎟
−
⎠
e−ikr r
∂U ∂n
195第2年十X 三射线章D光NA的衍衍射射花样
圆盘衍射花样 →
直边衍射花样
各蛋X揭类白射示晶质双线D体孔XN多A射衍电的晶线射子双衍花衍衍螺样射矩射射旋花花孔花结样样衍样构射花样
第十三章 光的衍射
衍射现象两个鲜明的特点
*限制与扩展：当光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处
屏幕上的衍射光强就沿该方向扩展开来，即光波具有顽强的反
三、基尔霍夫衍射公式的近似 1、初步近似（傍轴近似-对振幅项近似）
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
4.实验观察：在实验环节，观察学生对光的衍射现象的观察和分析能力，了解学生对实验操作的熟练程度，及时纠正学生的错误操作。
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。
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。
工程光学-郁道银-第13章光的衍射课后习题答案
1θ2θ2mm3011mm 30第十三章习题解答波长nm 500=λ的单色光垂直入射到边长为3cm 的方孔，在光轴（它通过孔中心并垂直方孔平面）附近离孔z 处观察衍射，试求出夫琅和费衍射区的大致范围。
解： 夫琅和费衍射应满足条件 π<<+1max 21212)(Z y x k)(900)(50021092)(2)(72max 2121max 21211m cm a y x y x k Z =⨯⨯==+=+>λλπ波长为500nm 的平行光垂直照射在宽度为0.025mm 的单逢上，以焦距为50cm的会聚透镜将衍射光聚焦于焦面上进行观察，求（1）衍射图样中央亮纹的半宽度；（2）第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离；（3）第一亮纹和第二亮纹相对于中央亮纹的强度。
解： 20sin ⎪⎭⎫⎝⎛=ααI I θλπαs i n 22a f y ka kal ⋅=⋅==（1）)(02.010025.05006rad a=⨯==∆λθ )(10rad d =（2）亮纹方程为αα=tg 。
满足此方程的第一次极大πα43.11= 第二次极大πα459.22=x a k l a θλπαs i n 2⋅⋅==a x πλαθ=sin 一级次极大)(0286.010025.043.1500sin 6rad x x =⨯⨯⨯=≈ππθθ ()mm x 3.141=二级次极大)(04918.010025.0459.2500sin 6rad x x =⨯⨯⨯=≈ππθθ ()mm x 59.241=（3）0472.043.143.1sin sin 2201=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππααI I01648.0459.2459.2s i n s i n 2202=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππααI I10．若望远镜能分辨角距离为rad 7103-⨯的两颗星，它的物镜的最小直径是多少？同时为了充分利用望远镜的分辨率，望远镜应有多大的放大率？解：D λθ22.10= )(24.21031055022.179m D =⨯⨯⨯=--⨯-=⨯⨯⨯⨯⨯=''=Γ969310180606060067πϕ11． 若要使照相机感光胶片能分辨m μ2线距，（1）感光胶片的分辨率至少是没毫米多少线；（2）照相机镜头的相对孔径f D至少是多大？（设光波波长550nm ） 解：)(50010213mm N 线=⨯=-3355.01490=≈'NfD12． 一台显微镜的数值孔径为0。
天津大学工程光学下期末复习 13章 光的衍射
本节内容回顾
K
E ( x1, y1 ) E0 ( x1, y1 )t ( x1, y1 )
Q点处的面光源d对P点的作用： ~ ~ expikr dE P CK EQ d r
S
波前外任一 点光振动是 波面上所有 子波相干叠 加的结果。
Z
惠更斯－菲涅 耳原理的数学 表达式
第三节 典型孔径的夫琅和费衍射
一、夫琅和费衍射公式的意义 二、矩孔衍射 三、单缝衍射 四、圆孔夫琅和费衍射
p.390
1. 透镜的作用； 2. 与透镜有关的 2个因子，以及各自的表达式 与意义； 3. 透镜系统夫琅和费衍射公式衍射公式；
透镜的作用：使得原本在无穷远处的衍射图样成像在焦平面上。
E x, y C
本节内容回顾
三、基尔霍夫衍射公式的近似
~ i ~ E x, y E x , y expikr dx1dy1 z1 1 1
取直角坐标 孔径平面（x1, y1） 观察平面 （x, y）
r z1
1、菲涅耳近似（对位相项的近似）
x x1 2 y y1 2
r
R
E(p)
A E P ＝ i P
～
d
Z'
当光线接近于正入射时
1 倾斜因子： K ( ) (1 COS ) 2
近似计算，设平面波入 射，l=R, cos(n,l )= -1
i expikl expikr ~ E P A r 1 cos d 2 l
菲涅耳－基尔霍夫衍射近似公式
i expikl expikr ~ E P A r 1 cos d 2 l
工程光学第13章光的衍射
x f
a
kmb 2
y f
b
~ E0 abC
则
~ ~ sin sin E x , y E0
《工程光学》多媒体课件
第十三章
光的衍射
第二节
典型孔径的夫琅和费衍射
2 2
２．光强分布特点
sin sin I I0
光的衍射
第二节
典型孔径的夫琅和费衍射
② 极小值的位置 当β=nπ,n=±1,±2,±3,…时，I 有极小值Imax=0 此时
yn
f
b
I I0
1
主极大宽度
Y 2
f
b
0.5
③ 次极大值的位置 对于其它的极大值点，有
d sin d
2
-2.45π
《工程光学》多媒体课件
第十三章
光的衍射
第一节
1. 初步近似
光波的标量衍射理论
y1 x1
y
三、基尔霍夫衍射公式的近似
如右图示，通常情况下， 衍射孔径的线度及在观察 屏上考察的范围均比观察 屏到孔径的距离小得多。 （1）取 cos( n, r ) cos 倾斜因子 K ( )
1 cos 2
x y exp ik f 2 f
2 2
C
i f
二、夫琅和费衍射公式的意义 加上透镜以后，有两个因子与透镜有关 1．复数因子
C x y exp ik f 2 f
2 2
i f
r z1 ( x x1 ) ( y y1 ) 2 z1
人教版选修34第13章第5节 光的衍射 课件 (共15张PPT)
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。
波长一定时，单缝窄的中央亮纹越宽，条 纹间距越大 单缝不变时，光波的波长越长，中央亮纹 越宽，条纹间距越大
间距越小
单缝宽度越小，条纹间Leabharlann 越大 （单色光）波长越小，条纹
间距越小
单色光形成明暗条纹，白光 单色光形成明暗条纹，白光
形成彩色条纹
形成彩色条纹
2、实际衍射现象可以看做很多子波源的干涉（惠更斯 原理）
三、 衍射光栅 透射光棚:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距
相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻 的部分相当于透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个 狭缝。
第十三章 光
第五节 光的衍射
复习回顾:
• 1、什么是波的衍射现象? • 波饶过障碍物继续向前传播的现象
• 2、发生明显衍射的条件? • 障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多
水波的衍射：
• 既然光是一种波,为什么我们日常 生活中观察不到光的衍射现象,而 常常看到的是光沿着直线传播的 呢?
一.光的衍射现象
反射光栅:在高反射率的金属上刻痕.
N=1
N=2
N=3
N=4
谢谢
钢针的 衍射
圆孔 衍射
圆屏 衍射
衍射屏(障碍物)
衍射现象
二、干涉条纹与衍射条纹的区别
1、干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的 亮度向两边减弱较慢。
衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明 暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
（双缝）干涉图样
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。
波长一定时，单缝窄的中央亮纹越宽，条 纹间距越大 单缝不变时，光波的波长越长，中央亮纹 越宽，条纹间距越大
间距越小
单缝宽度越小，条纹间Leabharlann 越大 （单色光）波长越小，条纹
间距越小
单色光形成明暗条纹，白光 单色光形成明暗条纹，白光
形成彩色条纹
形成彩色条纹
2、实际衍射现象可以看做很多子波源的干涉（惠更斯 原理）
三、 衍射光栅 透射光棚:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距
相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻 的部分相当于透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个 狭缝。
第十三章 光
第五节 光的衍射
复习回顾:
• 1、什么是波的衍射现象? • 波饶过障碍物继续向前传播的现象
• 2、发生明显衍射的条件? • 障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多
水波的衍射：
• 既然光是一种波,为什么我们日常 生活中观察不到光的衍射现象,而 常常看到的是光沿着直线传播的 呢?
一.光的衍射现象
反射光栅:在高反射率的金属上刻痕.
N=1
N=2
N=3
N=4
谢谢
钢针的 衍射
圆孔 衍射
圆屏 衍射
衍射屏(障碍物)
衍射现象
二、干涉条纹与衍射条纹的区别
1、干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的 亮度向两边减弱较慢。
衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明 暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
（双缝）干涉图样
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
••••
••••
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
高中物理人教版(选修3-4)第十三章光第5节光的衍射+课件(共30张PPT)
巩固练习
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
巩固练习
6.如下图所示，是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日 光灯光源时所看到的四个现象。当游标卡尺两测脚间 的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时,所看到的四个图像的
11、一个好的教师，是一个懂得心理学和教育学的人。2021/7/262021/7/262021/7/26Jul-2126-Jul-21
12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/7/262021/7/262021/7/26Monday, July 26, 2021
9、要学生做的事，教职员躬亲共做 ；要学 生学的 知识， 教职员 躬亲共 学；要 学生守 的规则 ，教职 员躬亲 共守。2 021/7 /2620 21/7/ 26Mon day, July 26, 2021
10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/7/262021/7/262021/7/267/26/2021 2:34:52 AM
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？条件是什么？
新课内容
一、光的衍射现象
如何才能观察到光的衍射现象呢？ 波长很短：400nm--700nm
取一个不透光的屏，
激
在它的中间装上一个
光
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
一个像屏。
新课内容
一、光的衍射现象
17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/7/262021/7/262021/7/262021/7/26
大学物理课件13光的衍射
该原理可以解释光的直线传播、反射 、折射等现象，是光学和波动理论中 的重要原理之一。
衍射的几何理论
01
衍射的几何理论是通过几何方法 来研究光波传播的基本规律，包 括光线的传播、反射、折射等。
02
该理论基于几何光学的基本假设 ，即光沿直线传播，且光速不变 。
衍射的波动理论
衍射的波动理论是研究光波在空间中传播的基本规律，包括光波的干涉、衍射等 现象。
波动方程
首先建立光源发出的光波波动方程。
惠更斯-菲涅尔原理
应用惠更斯-菲涅尔原理，分析光波 通过圆孔后的衍射情况。
基尔霍夫衍射理论
应用基尔霍夫衍射理论，推导出圆孔 衍射的数学公式。
公式推导
通过数学推导，得出圆孔衍射的强度 分布公式和衍射条纹的角度分布公式。
05 光的双缝干涉与衍射
双缝干涉与衍射的实验装置
光源
双缝装置
选择单色性好的激光光源，确保光波的相 干性。
设置两个平行且相距一定距离的小缝，用 于产生相干光束。
屏幕
光路调整
放置在双缝装置的后面，用于观察干涉和 衍射条纹。
确保光束垂直照射在双缝上，并使屏幕与 双缝平行。
双缝干涉与衍射的实验结果
干涉条纹
在屏幕上出现明暗相间的干涉条纹，条纹间距与 光波长和双缝间距有关。
单缝衍射的实验结果
中央亮条纹
光通过单缝后，会在屏幕中央形成最亮条纹。
两侧衍射条纹
在中央亮条纹两侧，出现对称的衍射条纹。
条纹宽度与单缝宽度的关系
单缝越窄，条纹越宽，衍射现象越明显。
单缝衍射的数学公式推导
波动理论
01
光波在传播过程中遇到障碍物时，会产生衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理
衍射的几何理论
01
衍射的几何理论是通过几何方法 来研究光波传播的基本规律，包 括光线的传播、反射、折射等。
02
该理论基于几何光学的基本假设 ，即光沿直线传播，且光速不变 。
衍射的波动理论
衍射的波动理论是研究光波在空间中传播的基本规律，包括光波的干涉、衍射等 现象。
波动方程
首先建立光源发出的光波波动方程。
惠更斯-菲涅尔原理
应用惠更斯-菲涅尔原理，分析光波 通过圆孔后的衍射情况。
基尔霍夫衍射理论
应用基尔霍夫衍射理论，推导出圆孔 衍射的数学公式。
公式推导
通过数学推导，得出圆孔衍射的强度 分布公式和衍射条纹的角度分布公式。
05 光的双缝干涉与衍射
双缝干涉与衍射的实验装置
光源
双缝装置
选择单色性好的激光光源，确保光波的相 干性。
设置两个平行且相距一定距离的小缝，用 于产生相干光束。
屏幕
光路调整
放置在双缝装置的后面，用于观察干涉和 衍射条纹。
确保光束垂直照射在双缝上，并使屏幕与 双缝平行。
双缝干涉与衍射的实验结果
干涉条纹
在屏幕上出现明暗相间的干涉条纹，条纹间距与 光波长和双缝间距有关。
单缝衍射的实验结果
中央亮条纹
光通过单缝后，会在屏幕中央形成最亮条纹。
两侧衍射条纹
在中央亮条纹两侧，出现对称的衍射条纹。
条纹宽度与单缝宽度的关系
单缝越窄，条纹越宽，衍射现象越明显。
单缝衍射的数学公式推导
波动理论
01
光波在传播过程中遇到障碍物时，会产生衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理
高中物理第13章光第5节光的衍射课件新人教版选修3
『判一判』 (1)光的衍射说明光不能沿直线传播。( × ) (2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( × ) (3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象。 ( ×) (4)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现 象。( × ) (5)衍射现象中也有干涉的成分。( √ )
〔对点训练1〕 (多选)对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是
(ABD ) A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比波长还要小的时
候，才能产生明显的衍射现象 B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果 C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论 D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：光的衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传 播，要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的(只有在光的 波长比障碍物小的情况下，光才可以看成是沿直线传播的)，所以光的衍射现象 和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故选项C错 误。选项A、B、D正确。
衍射光栅
1．结构 有许多等宽的狭缝_等__距__离___排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多， 衍射条纹的宽度越___窄_____，亮度越___亮_____。 2．衍射图样的特点 与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变___窄_____，亮度___增__加___。 3．衍射光栅的种类 __反__射____光栅和__透__射____光栅。
解析：衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现明条纹，但衍射图样的 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 本题正确选项为B。
〔对点训练 2〕 (2019·浙江省嘉兴一中、湖州中学高二下学期期中)如图所 示的 4 幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所 形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是( A )