高中物理光的衍射公式
高中物理公式及知识点汇总-光学
高中物理公式及知识点汇总-光学高中物理公式及知识点汇总-光学七、光学n(1)和n(2)分别是两个介质1、光的折射定律：n(1)sinθ(1)=n(2)sinθ(2)的折射率θ(1)和θ(2)分别是入射光（或折射光）与界面法线的夹角，叫做入射角和折射角。
当光由光密介质（折射率n(1)比较大的介质）射入光疏介质（折射率n(2)比较小的介质）时（比如由水入射到空气中），如果入射角大于某一个值θ(c)时，折射角的正弦将大于1。
1-1、介质的折射率：这在数学上是没有意义的。
此时，不存在折射光，而只存在反射光。
而θ(c)叫做全反射角，它的值取决与两种介质的折射率的比值。
例：水的折射率为1.33，空气的折射率近似等于1.00，全反射角等于arcsin(1.00/1.33)=48.8度。
1-2、、全反射的条件：①光必须由光密介质射向光疏介质②入射角必须大于临界角(C)．所谓光密介质和光疏介质是相对的,两物质相比,折射率较小的,就为光疏介质,折射率较大的,就为光密介质。
例如，水折1-3、光密介质和光疏介质：射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质，而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言，水就是光疏介质。
空间的某点距离光源S(1)和S(2)的路程差为0、1λ、2λ、3λ、等波长的整数倍（半波长的奇数倍）时，该点为振动加强点。
空间的某点距离光源S(1)和S(2)的路程差为λ/2、3λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。
在狭缝间的距离、狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，条纹2-1、相邻的两条明条纹（或暗条纹）间的距离：xLd亮纹：光程差δ=kλ2、双缝干涉的规律：（k=0，1，2，等）暗纹：光程差δ=（2k-1)λ/2(k=1,2,3,等）间的距离是不同的。
红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。
红光的波长最长，紫光的波长最短。
3、光的本性3-1、光的本质：波粒二象性光是具有微粒性和波动性的电磁波光的微粒说牛顿光的波动说惠更斯电磁波理论麦克斯韦波动性：大量光子表现出来的现象（几率波）粒子性：少量光子的运动3-2、光的波动说惠更斯光子说爱因斯坦1、波的干涉两列波干涉的条件：频率相同，相差恒定。
第二章衍射公式及
第二章衍射公式及衍射是指波在通过一个孔或绕过一个障碍物时发生的偏折现象。
在物理学中，衍射是一种常见的现象，可以解释光、声波等的传播和干涉。
衍射公式是用来计算衍射现象的数学表达式，它描述了波通过一个狭缝或孔时偏折的规律。
根据衍射公式，我们可以计算出特定条件下的衍射图样和衍射角度。
由于衍射公式的推导较复杂，下面我们将通过一个简单的例子来说明衍射的基本原理和公式的应用。
假设有一束单色光通过一个宽度为a的狭缝，我们希望计算出衍射图样中间的主极大（也叫零级衍射极大）的角度。
根据衍射公式，主极大的角度为：sinθ = λ/a其中，θ为主极大的角度，λ为波长，a为狭缝的宽度。
这个公式可以用来计算单缝衍射的主极大角度，也可以应用于其他衍射实验中。
衍射公式的推导涉及到波的数学描述和波动方程的求解过程，需要通过波动光学等课程进行学习。
在推导过程中，我们需要使用亥姆霍兹方程和惠更斯原理等基本假设来求解解析解。
除了单缝衍射，衍射公式还可以应用于其他形状和结构的衍射实验。
例如，在光的衍射实验中，当光通过一个孔径很小的圆形屏幕时，会产生中央强度最强的中央最大光斑，以及周围逐渐减弱的一系列光斑。
这种现象被称为菲涅耳圆形屏幕衍射。
对于不同形状和结构的衍射实验，衍射公式的具体形式和应用方法可能不同。
但是，衍射公式的核心思想是一样的，即通过计算波的传播和干涉，来确定衍射图样和衍射角度。
总结起来，衍射公式是用来计算衍射现象的数学表达式，它描述了波在通过狭缝或孔时的偏折规律。
通过衍射公式，我们可以计算出衍射图样和衍射角度，从而深入理解波的传播和干涉现象。
衍射公式的具体形式和应用方法会根据不同的衍射实验而有所不同，需要通过学习相关课程来掌握。
2024年高中物理新教材讲义：光的衍射
5光的衍射[学习目标] 1.知道光的衍射现象，了解产生明显衍射现象的条件(重点)。
2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。
一、光的衍射1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。
这就是光的衍射现象。
2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。
3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。
有同学说：“光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，光不再发生衍射现象”，这种说法对吗？答案不对。
衍射现象是一定会发生，大光斑说明光是沿直线传播的，衍射现象不明显，但大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的。
三种衍射图样的特点：1．单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。
(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。
2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。
如图所示。
(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。
(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
(3)用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。
(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。
3．圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
衍射图样如图所示。
(2)中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。
高中物理 第四章光的衍射
第四章光的衍射§ 4.1惠更斯—菲涅耳原理一．光的衍射现象波绕过障碍物继续传播，也称绕射。
二．次波光波在空间传播，是振动的传播，波在空间各处都引起振动，波场中任一点，即波前中任一点都可视为新的振动中心，这些振动中心发出的光波，称为次波。
次波又可以产生新的振动中心，继续发出次波，由此使得光波不断向前传播。
新的波面即是这些振动中心发出的各个次波波面的包络面。
用次波的模型可以很容易解释光的衍射现象。
波前上任一点都是一个次波中心，即一个点光源，发出球面波，两个点，即使是邻近的，发出的次波也是不同的。
严格地说，是没有“光线”或“光束”之类的概念的。
三．次波的叠加——惠更斯—菲涅耳原理1．次波的相干叠加考察波前上任一面元上的一点Q ，即一个次波中心所发出的球面次波在场点P 处引起的复振幅微分元)(~P U d 。
)(~)(~0Q U P U d ∝，Q 点的复振幅，称为瞳函数；re P U d ikr ∝)(~，Q 点为点光源，发出球面次波；∑∝d P U d )(~，次波中心面元面积； ),()(~0θθF P U d ∝，0θ、θ分别是源点和场点相对于次波面元∑d 的方位角。
0θ：面元法线与SQ 连线间的夹角，θ：面元法线与QP 连线间的夹角，),(0θθF 称为倾斜因子。
上述各因素的合并表达式为∑=d reQ U KF P U d ikr)(~),()(~00θθ，K 为比例常数。
将波前上所有次波中心发出的次波在P 点的振动相干叠加，即得到该波前发出的次波传播到P 点时所引起的合振动，即该波前发出的次波在P 点引起的振动。
这就是惠更斯—菲涅耳原理。
2．菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式如果取一个封闭的空间曲面∑，即一个封闭的波前，由于从光源发出的所有方向的波都将通过此波前，而且只通过此波前一次，所以光源在任一场点P 所引起的复振幅与该波前所发出的全部次波在该点所引起的复振幅等价。
由于波前是一连续分布的曲面，所有次波中心发出的次波在P 点的复振幅就是以下曲面积分⎰⎰∑∑=d r e F Q U K P U ikr ),()(~)(~00θθ，即⎰⎰∑'-+'-+'-'''-+-'+'-''=y d x d z z y y x x eF y x U K y x U z z y y x x i222)()()(200)()()(),(),(~),(~222λπθθ 此即为Fresnel（菲涅耳）衍射积分公式。
单缝衍射实验公式
单缝衍射实验公式
单缝衍射实验是一种经典的光学实验，其原理是将光通过一个细缝照射到屏幕上，形成明暗相间的干涉图案。
单缝衍射实验的结果可以通过以下公式来计算。
公式：
d*sinθ = m*λ
其中，d为单缝宽度，θ为光线与屏幕的夹角，m为干涉条纹的等级，λ为光波长。
通过单缝衍射实验可以得到以下结论：
1.缝宽较大时，衍射条纹较集中，衍射强度较强，且条纹之间的距离较小。
2.缝宽较小时，衍射条纹较分散，衍射强度较弱，且条纹之间的距离较大。
3.光波长较短时，衍射条纹较密集，衍射强度较强。
4.光波长较长时，衍射条纹较稀疏，衍射强度较弱。
通过单缝衍射实验，人们可以更深入地了解光的性质和物理原理，为光学研究提供了基础。
列表表述如下：
1.单缝衍射实验公式：d*sinθ = m*λ
2.缝宽较大时，衍射条纹集中，强度较强，条纹间距较小
3.缝宽较小时，衍射条纹分散，强度较弱，条纹间距较大
4.光波长较短时，衍射条纹密集，强度较强
5.光波长较长时，衍射条纹稀疏，强度较弱
6.单缝衍射实验为研究光学提供基础。
单缝衍射公式
单缝衍射公式单缝衍射公式：dsinФ=λ。
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。
如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。
光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。
光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。
如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。
如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。
简介依据光源、衍射屏（障碍物）及接收屏相对位置的不同，常将衍射分为两类，即菲涅尔衍射与夫琅和费衍射。
菲涅尔衍射光源和光屏到障碍物的距离均不是很远，并且没有使用透镜。
此时光线不是平行光，即波阵面不是平面。
这种情况是菲涅尔最早（1818年）描述的，所以称为菲涅尔衍射。
夫琅禾费衍射光源和光屏到障碍物的距离都很大，此时入射光为平行光，波面是平面，衍射光也是平行光。
这种衍射称为夫琅禾费衍射，它是夫琅禾费（J.von Fraunhofer）最早描述的（1821--1822年）。
在实验室里，我们可以很容易的用透镜使入射球面光波变成平行光，很容易实现夫琅禾费衍射的条件。
显然，菲涅尔衍射是普遍情况，夫琅禾费衍射只是它的特例。
夫琅禾费单缝衍射当衍射角θ=0时,所有衍射光线从缝面AB到会聚点0都经历了相同的光程,因而它是同位相的振动.在O点合振动的振幅等于所有这些衍射线在该点引起的振动振幅之和,振幅最大,强度最大.2.夫琅禾费单缝衍射O点呈现明纹,因处于屏中央,称为中央明纹.设一束衍射光会聚在在屏幕上某点P ,它距屏幕中心 o 点为 x,对应该点的衍射角为θ.单缝面上其它各点发出的子波光线的光程差都比AC 小.在其它位置:过B点作这束光的同相面BC,由同相面AB发出的子波到P点的光程差,仅仅产生在由AB面转向BC面的路程之间.A点发出的子波比B点发出的子波多走了AC=asin θ的光程.每个完整的半波带称为菲涅尔半波带.菲涅尔半波带法:用λ / 2 分割 ,过等分点作 BC 的平行线(实际上是平面),等分点将 AB 等分----将单缝分割成数个半波带.特点: 这些波带的面积相等,可以认为各个波带上的子波数目彼此相等(即光强是一样的).每个波带上下边缘发出的子波在P点光程差恰应的位相差为λ / 2.菲涅尔数:单缝波面被分成完整的波带数目.它满足:若单缝缝宽a,入射光波长λ 为定值,波面能被分成几个波带,便完全由衍射角决定.若m=2,单缝面,被分成两个半波带,这两个半波带大小相等,可以认为它们各自具同样数量发射子波的点.每个波带上对应点发出的子波会聚到P点, 光程差恰好为λ /2,相互干涉抵消.此时P点为暗纹极小值处.依此类推,当m=2k (k=1,2,3… )时,即m为偶数时,屏上衍射光线会聚点出现暗纹.（m为半波带的数量）当m=2k+1(k=1,2,3… )时,即m为奇数时，屏上显示的是明纹.如果对应于某个衍射角,单缝波面AB被分成奇数个半波带,分割成偶数个半波带,P 点为暗纹.分割成奇数个半波带,P 点为明纹.。
物理光学公式
物理光学公式物理光学公式引言•光学是研究光的传播和性质的学科，其中物理光学是光学中的一个重要分支。
•物理光学公式是研究光的传播和反射折射等现象时使用的数学表达式。
光的速度公式•由于光在真空中的传播速度接近于恒定值，因此可以使用以下公式来计算光的速度：–光速公式：c = νλ•其中c表示光速，ν表示光的频率，λ表示光的波长。
光的折射公式•光在从一介质传播到另一介质时，会发生折射现象，折射现象可以用以下公式来描述：–折射公式：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂•其中n₁和n₂分别表示两个介质的折射率，θ₁和θ₂分别表示光的入射角和折射角。
光的反射公式•光在与介质界面发生反射时，可以使用以下公式来计算反射角度：–反射公式：θᵣ = θᵢ•其中θᵣ表示反射角度，θᵢ表示入射角度。
光的干涉公式•光的干涉是指两束或多束相干光叠加后产生的干涉现象，可以使用以下公式计算干涉条纹的位置：–干涉公式：d⋅sinθ = mλ•其中d表示两束光的光程差，θ表示干涉条纹的角度，m表示干涉级次，λ表示光的波长。
光的衍射公式•光的衍射是指光通过孔径或物体边缘时发生的弯曲和扩散现象，可以使用以下公式计算衍射条纹的位置：–衍射公式：a⋅sinθ = mλ•其中a表示孔径或物体的尺寸，θ表示衍射条纹的角度，m表示衍射级次，λ表示光的波长。
结论•物理光学公式能够帮助我们理解光的传播和性质。
•研究和应用这些公式可以解决光学中的各种问题，并推动光学技术的发展。
以上就是一些常见的物理光学公式，它们在实际应用中扮演着重要的角色。
通过学习和理解这些公式，我们能够更好地理解光的行为，并在光学领域取得更多的成果。
光的衍射公式的应用•光的衍射公式在实际应用中有许多重要的应用，下面我们来介绍一些常见的应用场景。
衍射光栅•光栅是一种光学元件，它由许多平行的透明或不透明线条组成，可以用于光的衍射。
•根据衍射公式，我们可以计算出衍射光栅的条纹位置和间距，从而实现光的分光和波长测量。
光的衍射与衍射条纹
光的衍射与衍射条纹在物理学中，光的衍射是指光线通过狭缝或物体缘边时，发生弯曲或扩散的现象。
与光的传播路径相比，衍射现象使光束产生了明暗相间的条纹，我们称之为衍射条纹。
本文将介绍光的衍射的基本原理、衍射公式的推导以及一些实际应用。
第一部分：光的衍射原理光的衍射现象可以用波动理论来解释。
根据赫歇尔-菲涅尔原理，当光线通过一个孔径或物体缘边时，每个点都可以被看做是一个次级波的源，这些次级波相干地相互叠加，形成了衍射条纹。
衍射条纹的形成离不开衍射公式。
一维情况下，我们可以用单缝衍射公式来描述：sinθ = mλ/d其中，θ表示衍射角，m为衍射级数（0、±1、±2...），λ为光的波长，d为缝宽或物体缘边宽度。
第二部分：衍射公式的推导对于单缝衍射，我们可以假设光线垂直入射，入射光波与缝口平行。
根据菲涅尔的半波片理论，波前将被看做是一系列的半波源。
在缝口边缘的每个点上，我们可以把它看做是一个次级波的源，该源辐射的波面通过缝口后会扩散并覆盖整个观察屏幕。
在某个观察点上，假设距离缝口的距离为L，并与缝口的距离为x。
根据菲涅尔原理，该观察点上的所有次级波都以相同的相位到达。
现在考虑到光的传播距离差，我们可以得到相位差的表达式：Δφ = (2π/λ)(L1 - L2) = (2π/λ)xsinθ其中，θ为衍射角，通过几何运算我们可以发现sinθ≈θ。
因此：Δφ ≈ (2π/λ)xθ根据斯涅尔定律，相位差相应地导致光强的变化。
当相位差为奇数倍的π时，光强达到最小值；当相位差为偶数倍的π时，光强达到最大值。
由此推论可得到单缝衍射公式：sinθ = mλ/d第三部分：光的衍射条纹的应用光的衍射是一种重要的光学现象，不仅有理论研究的价值，也有广泛的实际应用。
衍射光栅是光的衍射的重要应用之一。
光栅是一种具有一系列平行排列的透镜或反射光栅线的光学元件。
当光通过光栅时，会产生一系列周期性的衍射条纹，这些条纹可以被利用来进行光谱分析、光学测量等。
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高中物理光的衍射公式
光的衍射是光通过一个孔或者物体的边缘时发生的现象。
衍射现象可以解释一系列光的行为，包括光通过狭缝时的弯曲和色散。
高中物理中，我们学习了光的衍射公式，它用于计算光线通过狭缝时的衍射角度和衍射图样的特征。
高中物理光的衍射公式是基于惠更斯-菲涅尔原理推导出来的。
根据这个原理，当光线通过一个孔或物体的边缘时，每个点上的波前会成为新的次波源，次波源的干涉和叠加形成了衍射图样。
衍射公式可以用来计算衍射角度（θ）和衍射图样的特征。
对于单缝衍射，衍射角度可以用下面的公式来计算：
sin(θ) = mλ / b
其中，θ是衍射角度，m是衍射级数（m = 0, ±1, ±2, …），λ是入射光的波长，b是狭缝的宽度。
这个公式告诉我们，当入射光波长不变时，衍射角度和狭缝宽度成反比。
也就是说，狭缝越窄，衍射角度越大，衍射现象越明显。
对于双缝衍射，衍射公式稍有不同：
sin(θ) = mλ / d
其中，θ是衍射角度，m是衍射级数（m = 0, ±1, ±2, …），λ是入射光的波长，d是双缝的间距。
双缝衍射公式告诉我们，当入射光波长不变时，衍射角度和双缝间距成正比。
也就是说，双缝间距越大，衍射角度越小，衍射图样越集中。
通过衍射公式，我们可以预测和解释各种衍射现象，例如单缝和双缝衍射的衍射角度、干涉级数和衍射图样的特征。
这些公式在高中物理教学中非常重要，它们帮助我们理解光的行为并应用于实际问题的解决。