光的衍射
光的衍射
C：变宽，不移动；
D：变窄，同时向上移动；
E：变窄，不移动。
xk明 f a
[A]
例4．在单缝夫琅和费衍射中，将单缝沿透镜光 轴方向平移，则屏幕上的衍射条纹。 A：间距变大； B：间距变小； C：不发生变化； D：间距不变，但明暗条纹的位置交替变化。
S
L1
L2
P
解： αsinθ=kλ 光程差与 l 无关 [C]
1. 衍射暗纹、明纹条件
• asin 2 此时缝分为两个“半波带”, P 为暗纹。 2
B
半波带
D
半波带
A
1 2 1 2
asin
B
asin
A
暗纹条件 a sin 2k k，k 1,2,3…
2
• asin 3 此时缝分成三个“半波带”, P 为明纹。 2 B
单缝衍射 第一级极 小值位置
光栅衍射 第三级极 大值位置
缺级
k=-6 k=-4
k=-2 k=0
k=2
k=4
k=6
k=-5 k=-3
a(sinφ sinθ )
对于暗纹有 k
asinθ A
则 a(sinφ sinθ ) k sinφ k sinθ
a (k 1,2,3,)
φ θ
B asinφ
例2．波长为 500nm 的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm
的单缝上，单缝后放一凸透镜，在焦平面上放一屏，用以观测衍射 条纹，今测得屏上中央明纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条 纹之间距离为d，d=12mm，则焦距f为多少？
ds
E0(
p)
cos
光的衍射
单缝衍射
P只要有两者为有限远.即近 只要有两者为有限远. 场衍射
衍射屏R 衍射屏 观察屏P 观察屏 S
2.单缝衍射 §2.单缝衍射 一.实验装置 二.衍射条纹 衍射条纹 明纹等间距 中央明纹宽度是其它明 纹的两倍 三.理论分析(菲涅耳 理论分析( 半波带法) 半波带法) 1.狭缝 作为子波源 子 狭缝a 作为子波源.子 狭缝 波在L的焦平面上相遇 波在 的焦平面上相遇 而干涉. 而干涉
4
如图,设波阵面面元 在 如图 设波阵面面元dS在 设波阵面面元 距离为r 处产生的光矢 距离为 的P处产生的光矢 量为dE 量为
表述: 表述 : 波传到的任何一点 都可看作发射子波的波源, 都可看作发射子波的波源, K(θ)随θ增大而减小 θ 随 增大而减小. 从同一波阵面上各点发射 π 的子波在空间某点相遇而 的子波在空间某点相遇而 θ≥ K(θ ) = 0 2 相干叠加, 相干叠加,决定该点波的光强 a(Q) ⋅ K(θ ) 2π r E( p) = ∫∫s ) ⋅ dS ⋅ cos(ω t − . n r λ dE(p) θ r = E0( p) ⋅ cos(ω t + ϕ p) ) （ dS · ·
可将缝分成三个“ 可将缝分成三个 “ 半波 带 ” ,P 处近似为明纹中 心
B a A λ/2 λ/2
λ/2
θ
a
把光程差δ分为的半波长 把光程差 分为的半波长 λ/2倍数进行分析 倍数进行分析. 倍数进行分析 两个“半波带” 为两个“半波带”
B θ
a sinθ = λ 时，可将缝分
两个“半波带”上发的 光在 P 处干涉相消形成暗 纹.
14
a sinθ = 0
2λ 角宽度 ∆θ = 2θ = a
光学中的光的衍射和衍射公式
光学中的光的衍射和衍射公式在光学中，光的衍射是指光通过一个具有孔径或者凹凸面的物体后，发生了偏离直线传播的现象。
衍射现象是由光的波动性质决定的，具有不可避免的作用。
本文将介绍光的衍射的基本原理和衍射公式。
一、光的衍射原理1. 光的波动性光既可以被视为一种粒子，也可以被视为一种波动。
当我们进行光学实验时，光的波动性更为明显。
光的波动性意味着光会呈现出波动的行为，比如传播过程中的干涉、衍射等。
2. 衍射现象当光通过物体的边缘或孔径时，会发生衍射现象。
光线遇到物体边缘后会发生弯曲，并向周围空间扩散。
这种弯曲和扩散现象就是光的衍射。
二、衍射公式1. 衍射公式的基本形式衍射公式是用来计算衍射现象的数学公式。
根据光的衍射理论，我们可以得出如下的衍射公式：dlambda = k * sin(theta),其中，dlambda表示衍射的波长差，k是衍射级数，theta是入射光线与衍射方向的夹角。
2. 衍射公式的应用衍射公式可以应用于各种不同的衍射情况中。
例如，当光通过一个狭缝时，我们可以利用衍射公式计算出狭缝衍射的波长差和衍射级数。
同样，当光通过一个光栅时，我们也可以应用衍射公式计算出光栅衍射的波长差和衍射级数。
3. 衍射级数衍射级数是衍射公式中的一个重要参数，用于描述衍射的级别。
衍射级数越高，衍射现象也越明显。
例如，一级衍射表示光线经过一次衍射后的结果，二级衍射表示光线经过两次衍射后的结果，以此类推。
三、光的衍射的影响因素1. 孔径大小孔径的大小对光的衍射有明显的影响。
当孔径较大时，衍射现象变得不明显；当孔径较小时，衍射现象变得非常明显。
2. 入射光的波长入射光的波长也是影响光的衍射的重要因素。
波长越短，衍射现象越明显；波长越长，衍射现象越不明显。
3. 衍射角度入射光线与衍射方向的夹角也会影响衍射现象的强弱。
当夹角较小时，衍射现象相对较弱；当夹角较大时，衍射现象相对较强。
四、光的衍射的应用1. 光栅衍射光栅衍射是利用光栅的衍射特性进行实验和应用的一种方法。
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．。
11-4光的衍射
2lf x 2 f tan j 0 2 fj 0 a
2 5.46 10 7 0.80 0.45 10
3
m 1.9 10
3
m
26
第十四章 光学
物理学
附加题4.一束波长为l的平行单色光垂直入 射到一单缝 AB 上，装置如图，在屏幕 D 上形成衍射图样，如果 P 是中央亮纹一侧 第一个暗纹所在的位置，则 BC 的长度为： ( A ) l. ( B ) l /2. ( C ) 3 l/2. ( D ) 2 l.
2l sin 2 2 a 9 2 550 10 3 2.75 10 rad 4 4.0 10
第十四章 光学
33
例4 用平行可见单色光垂直照射到宽度为a=0.5 mm的单缝上，在缝后放置一个焦距f =100cm的 透镜，则在焦平面的屏幕上形成衍射条纹。若在 屏上离中央明纹中心距离为15mm处的P点为明 纹。试求：1）入射光的波长； 2）P点条纹的级数；该条纹对应的j和狭缝分得 的波带数目； x l 3)中央明纹的宽度。 1) a sin a f (2k 1) 2
第十四章 光学
L
D P
l
A B C
F
屏
[ A ]
27
物理学
例: 一束波长为l =5000Å的平行光垂直照射在一个 单缝上。 如果所用的单缝的宽度a=0.5mm，缝后紧 挨着的薄透镜焦距f=1m，求：(1)中央明条纹的角宽 度；(2)中央亮纹的线宽度；(3) 第一级与第二级暗 纹的距离； l l 解： (1) sin j
L2
j
l x 2)a sin a a ( 2k 1) f 2
f
x (2k 1) 2 n 2 o k 1, n 3.
光的衍射
不易产生衍射
巩固练习2
对于单缝衍射实验现象，以下正确的是（ B ）
A．缝的宽度越小，中央亮条纹的宽度越窄
B．缝的宽度越小，中央亮条纹的宽度越宽 C．缝的宽度越大，衍射现象越明显 D．入射光的频率越大，衍射现象越明显
巩固练习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，则在屏上可观察到（ B ）
3．衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小
光的衍射
一、单缝衍射
1 衍射图样：明暗相间且不等距条纹 （中央亮纹）
2 单缝衍射规律 3 衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小
二、圆孔衍射
1 衍射图样：明暗相间且不等距的同
心圆环．（中央亮斑）
2 衍射条件：孔的尺寸接近波长或
比波长还要小
雨后出现在天空中的彩虹
花园里喷淋器旁的彩虹
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
巩固练习4
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
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 四、光的衍射
1 定义：光离开直线路径绕到障碍物阴影区里去的现象 2 条件：障碍物或孔、屏的尺寸接近波长或比波
什么是光的衍射
什么是光的衍射光的衍射是一种光线在通过物体边缘或孔隙时发生偏折和扩散的现象。
它是光学中的基本现象之一，具有重要的科学和应用价值。
光的衍射现象在自然界和人类生活中随处可见，如彩虹、干涉条纹和人眼的成像等。
现在让我们来深入了解光的衍射，并探讨其原理和应用。
一、光的衍射原理光的衍射现象是由于光是一种波动现象而产生的。
根据波动理论，当光波碰到一些遮挡物、边缘或孔隙时，波面会发生变化，导致光线的传播方向发生偏转。
这种波动的现象称为光的衍射。
光的衍射现象发生的重要条件是，衍射物的尺寸与光的波长相当或者更小。
二、光的衍射类型光的衍射可分为两种类型：菲涅尔衍射和菲拉格朗日衍射。
1. 菲涅尔衍射：菲涅尔衍射是指当光线通过一个有规则的缝隙或遮挡物时产生的衍射现象。
在菲涅尔衍射中，光线从波的超前部分和滞后部分发出，形成交替的亮暗带。
这种衍射现象常见于天空的颜色变化、水面波纹和薄膜的彩虹等。
2. 菲拉格朗日衍射：菲拉格朗日衍射是指当光线通过一个孔隙或物体边缘时产生的衍射现象。
在菲拉格朗日衍射中，光线从边缘扩散并发生干涉，形成明暗交替的条纹。
这种衍射现象常见于干涉仪、衍射光栅和光学显微镜等。
三、光的衍射应用光的衍射在科学研究和实际应用领域有广泛的应用价值。
1. 衍射光栅：光的衍射光栅是一种利用光的衍射现象制造的光学元件。
它由许多平行的刻线组成，当光线通过光栅时会发生衍射效应，产生一系列干涉条纹。
衍射光栅广泛应用于光谱分析、激光器、干涉仪和光学通信等领域。
2. 显微镜：光学显微镜利用光的衍射原理来观察微小物体。
当被观察的物体放置在显微镜下时，光线通过物体的边缘或孔隙发生衍射，使得物体的细节可见。
光学显微镜在生物学、医学、材料科学和纳米技术等领域中得到广泛应用。
3. 激光干涉：激光干涉是利用光的衍射和干涉现象来测量物体表面形貌和薄膜厚度的一种方法。
通过利用激光束的波动特性，可以通过测量衍射和干涉条纹的形状和间距来获取物体的形貌信息。
光的衍射
�
(A) )
(B) )
(C) )
(1)试指出这三个孔的可能形状. )试指出这三个孔的可能形状. (2)试根据以上三图说明衍射图象与障碍物(或孔)的形 )试根据以上三图说明衍射图象与障碍物(或孔) 状有无关系. 状有无关系. 的双螺旋结构, (3)DNA的双螺旋结构,是物理化学家弗兰克林通过拍摄 ) 的双螺旋结构 不同温度下DNA晶体的 射线衍射照片,并对比研究获得 晶体的X射线衍射照片 不同温度下 晶体的 射线衍射照片, 这一事实给认识微观世界提供了什么样的启示? 的.这一事实给认识微观世界提供了什么样的启示?
光的干涉条纹和衍射条纹的比较
光的干涉和衍射的比较
光的干涉和衍射都是说明光有波动性的主要特征,两者都是 光束的叠加形成的,它们的主要不同是: (1)形成条件不同 在杨氏双缝干涉中,在屏上观察区域内可以认为穿过狭缝时 所有的光彼此都相同,就像穿过狭缝时只有两条光线一样, 因此,杨氏双缝干涉可以认为只有两束光线的叠加形成的. 在单缝衍射中,由于必须考虑到穿过缝的不同部位的光线之 间的相位差才能解释实验现象,因此,它是由缝中各点发出 的无数束光线的叠加形成的. (2)分布规律不同 在杨氏双缝干涉中,条纹图样是中央明条纹,两边等间距排 列亮度相同的明暗相间条纹. 在单缝衍射中的条纹图样,中央是一条最亮最宽的明条纹, 两边不等距排列着亮度比中央明条弱得多的明条纹,并且离 中央明条纹越远,条纹亮度越弱.
二,光的衍射
光的衍射现象: 光的衍射现象:
狭缝 单 色 光 像 屏
当光通过狭缝(或障 碍物)的时候,光会 偏离直线路径绕到狭 缝(或障碍物)的阴 影里去的现象,叫做 光的衍射现象.
衍射时形成的明暗相间的条纹,叫做衍射 图样.
光的衍射的条件: 光的衍射的条件:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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．
光的衍射
A S
1、 孔较大时——屏 上出现清晰的光斑
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，