高中物理实验研究光的衍射现象
高中物理选修3-光的衍射 PPT
课堂小结
3 、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
课堂小结
4 、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂 有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视 觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
四.衍射光栅
问题：单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央 条纹较远处的条纹亮度也很低，不能达到实用 要求。实验表明，增加狭缝的个数，衍射条纹 的宽度将变窄，亮度将增加。
衍射光栅是由许多等宽的狭 缝等距离的排列起来形成的 光学仪器。可分为透射光栅 和反射光栅。
四.衍射光栅
单缝衍射
2.单缝衍射条纹的特征
1.中央亮纹宽而亮． 2.两侧条纹具有对称性，明暗相 间且不等距.
2.单缝衍射条纹的特征
红 蓝
单缝大小不变，波长越大，衍射越明 显，中央亮纹越宽。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
观察下列衍射图样，分析衍射规律： 单缝衍射规律
1、波长一定时，单缝越窄,中央 条 纹越宽，各条纹间距越大．(衍射 越明显)
光栅衍射
干涉现象与衍射现象产生的原因及区别
1.产生原因 干涉现象和衍射现象都是由于光的叠加而产生的。对
衍射现象来说，小孔处的光源可以看成无数个子波源， 它们在空间也会叠加，振动加强的点产生明条纹，振动 减弱的点产生暗条纹。
干涉现象中每一个小孔（缝）也能发生衍射，衍射现 象中各子光源也能发生干涉，即“干中有衍，衍中有 干”。我们称双缝为干涉，单缝或多缝为衍射。 2.二者区别 （1）产生条件不同 光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加。只要狭 缝或孔足够小，任何光都能发生衍射。
高中物理 光的衍射和惠菲定理
O
f
d sin
Ap NAi
I p N 2 Ii
•主极大
暗纹位置：
A
G
P
N 2 n
O f
n 0，N ,2 N ,3 N
0 级 主 极 大 1 级 主 极 大 2 级 主 极 大 3 级 主 极 大
n 有N-1个取值
次极大：
相邻主极大之间有N-1个暗条纹 相邻主极大之间有N-2个次极大
主极大条 纹细锐的 原因
P
d sin
d sin N
Nd
2 2 Nd
1 sin 1＝ d
衍射图样光强分布特点
因此，光栅衍射图样是多缝干涉光强 分布受单缝衍射光强分布调制的结果。
缺
级
# 缺极时衍射角同时满足：
a ·sin = ± k' d· sin = ± k k = ± d /a·k'
22.1 光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理
一、光的衍射现象
光的衍射:光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的
边缘前进，这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。
遮光屏
S
观察屏
S
遮光屏
观察屏
L
L
*
a
*
( a)
(b)
二、衍射的分类
菲涅耳衍射:
光源--观察屏--衍射屏，距离有限远。（近场衍射）
E
A
a sin 2k 2
P
k 1
0
f
x0
E
a sin 0 2 2
高中物理光的干涉衍射偏振光的衍射知识导航素材鲁科版
第2节光的衍射思维激活1。
动手做一做，然后想一想。
用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝且让狭缝与日光灯管或其他线状光源平行，你会观察到怎样的现象？试解释这个现象。
提示:可以看到彩色的直条纹,这是光的单缝衍射现象,日光灯发出的白光经狭缝发生明显衍射.2。
蜡烛照射到孔可调节大小的挡板上，当孔较大时光沿直线传播的,在光屏上形成形状类似孔的亮斑,当孔变得较小时，则在屏上形成烛焰的像；当孔再变小时,在屏上形成比孔大许多的模糊区域，这是为什么呢？提示：随着孔的缩小,光分别呈现出在不同条件下的传播特点:直线传播、小孔成像、发生衍射.请自己动手实验一下,在不透明的纸板上分别用刀刻出大小不同的圆孔,观察一下屏上呈现明显不同现象时所用圆孔的尺寸是多大。
自主整理一、衍射现象1.在光的衍射实验中,光没有__________,它绕过了__________,传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象.狭缝越窄，衍射后在屏上产生的中央亮条纹越__________。
2.在光的传播过程中，当孔、缝或障碍物的尺寸比光的波长__________的情况下，衍射现象不明显,也可以认为光是沿直线传播的。
但是,在障碍物的尺寸可以跟__________相比，甚至比__________还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。
二、衍射对分辨本领的影响微镜、望远镜等光学仪器上用的透镜相当于一个__________.仪器的分辨本领，就是这个仪器能够把______________________________分离开来的能力。
透镜的直径越小，产生的衍射现象越__________,分辨本领越__________。
三、衍射光栅1.衍射光栅种类繁多，最常见的是__________和__________。
2。
透射光栅的衍射图样__________是__________和的共同结果。
多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时__________，这样，我们就可以在几乎黑暗的背景上看到一系列__________的明条纹。
高中物理教案：光的干涉与衍射
高中物理教案：光的干涉与衍射一、引言（100字左右）光的干涉与衍射是高中物理学习中的重要内容之一。
通过干涉与衍射现象的研究，我们可以深入理解光的波动性质以及光的传播规律。
本教案将重点介绍光的干涉与衍射的基本概念、原理及实验方法，并结合具体案例进行深入讲解，旨在帮助学生全面掌握光的干涉与衍射知识。
二、光的干涉（600字左右）1. 干涉现象的基本概念干涉是指两束或多束光波发生相遇时互相叠加而形成明暗条纹的现象。
干涉现象是光的波动性质的直接表现，它可以用来说明光的波动假说的正确性。
2. 干涉的条件及类型干涉现象的产生需要满足两束光波的相干性，即相位差恒定。
干涉可以分为两类：常见的是光的同源干涉，即来自同一光源的光经过分束器产生两束光波的干涉；第二类是光的非同源干涉，即来自不同光源的光经过介质或反射器面发生干涉。
3. 双缝干涉实验双缝干涉实验是光的干涉现象的经典实验之一。
通过双缝干涉实验的观察与研究，我们可以证明光的干涉现象是光波的特性。
本节将详细介绍双缝干涉实验的原理、实验步骤及观察结果，并解释产生干涉条纹的原因。
三、光的衍射（600字左右）1. 衍射现象的基本概念衍射是指光波在通过孔径或遇到不连续面时发生偏离直线传播方向的现象。
与干涉不同，衍射是由于光波在遇到障碍物或通过狭缝时发生的波的扩散而产生的。
2. 衍射的条件及特点衍射现象的产生需要满足波的单缝尺寸与波长的相近关系。
衍射具有波的特性，是光波传播规律的重要表现形式。
根据不同衍射对象的特点，衍射可以分为单缝衍射、双缝衍射及圆孔衍射。
3. 单缝衍射实验单缝衍射实验是理解光的衍射现象的重要实验。
通过单缝衍射实验的观察与分析，我们能够进一步了解衍射现象的特点及规律。
本节将详细介绍单缝衍射实验的实验装置、原理及实验结果，并解释衍射的现象和原理。
四、实际应用（400字左右）1. 干涉与衍射在技术中的应用干涉与衍射现象广泛应用于光学仪器、激光技术和光通信等领域。
高中物理 第十三章光的衍射
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各半波带的面积相等，各波带上的子波源的数目也相等。所以相邻两带在P点
振动的贡献相互削弱，即为相消干涉。
A
A1
a
A2
A3
B
2
P
O f
故在给定的衍射角中，若BC刚好截成偶数 则P点为相消干涉而出现暗纹；
个半波带，
则P点为相长干涉而出现亮纹(多余的一个半
若BC刚好截成奇数个半波带，
波带不能被抵消);
平行衍射光在焦平面上相干汇聚
每一束平行光经透镜L2汇聚后，聚焦于L2焦平面上的一点。 对同一束平行光而言，它们来自同一波前上的各个子波，因 此满足相干条件。
12
每一束平行光都在光屏上进行相干叠加，其相干叠加后的振幅， 则由他们的光程差决定。
显然，对于 =0的一束，其中每条光线的光程都相等，因而叠 加结果相互加强，即为中央亮纹。
一、单缝夫琅禾费衍射
1、装置和现象
E
L1
L2
S
a A
Df
L1、 L2 缝宽a
透镜 A：单缝
E：屏幕
缝屏距D（L2之焦距f）
中央 明纹
9
夫朗禾费单缝衍射图样是一组与狭缝平行的明暗相间的条纹，其中中央条纹 最亮最宽。
10
2、惠更斯－菲涅耳原理分析衍射过程
平行衍射光的获得
设平行入射光垂直投射到缝K上，其波前与 缝平面AB重合。按惠更斯原理，波前上的每 一点都可看成发射球形子波的波源，而每个 子波源都可以向前方各个方向发出无穷多束 光线，统称为衍射光，如图中A点的1，2， 3…光线都是衍射光线。
O
每个子波源所发出的沿同一方向的平行光构 成了一束平行衍射光。
如光线系1，光线系2，…等构成无穷多束 平行衍射光。
光的衍射
光的衍射定义：光绕过障碍物继续向前传播的现象。
包括：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑光在传播过程中，遇到障碍物或小孔（窄缝）时，它有离开直线路径绕道障碍物阴影里去的现象。
这种现象叫光的衍射。
衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样。
产生衍射的条件是：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，但是当光射向一个针孔、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。
光的衍射1．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。
2．光产生明显衍射的条件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。
由于可见光波长范围为4×10-7m至7.7×10-7m之间，所以日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。
任何障碍物都可以使光发生衍射现象，但发生明显衍射现象的条件是“苛刻”的。
当障碍物的尺寸远大于光波的波长时，光可看成沿直线传播。
注意，光的直线传播只是一种近似的规律，当光的波长比孔或障碍物小得多时，光可看成沿直线传播；在孔或障碍物可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射就十分明显。
３．衍射的种类：(1)狭缝衍射让激光发出的单色光照射到狭缝上，当狭缝由很宽逐渐减小，在光屏上出现的现象怎样？当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，。
但亮度越来越暗。
试验：可以用游标卡尺调整到肉眼可辨认的最小距离，再通过此缝看光源(2)小孔衍射当孔半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑；减小孔的半径，屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像，即小孔成像；继续减小孔的半径，屏上将出现明暗相间的圆形衍射光环。
高中物理光的衍射问题解析
高中物理光的衍射问题解析光的衍射是高中物理中的一个重要概念，也是考试中常见的题型之一。
在解答这类问题时，我们需要理解衍射的基本原理，并学会运用相关的公式和技巧进行计算。
一、衍射的基本原理衍射是光通过一个孔或者绕过一个障碍物后发生的现象。
当光通过一个孔或者绕过一个障碍物时，光波会在波前上产生弯曲，从而形成新的波前。
这种波面的扩散就是衍射现象。
二、单缝衍射问题单缝衍射是最基本的衍射问题之一。
假设有一束平行光照射到一个宽度为d的狭缝上，我们需要计算出在屏幕上观察到的衍射图样。
解题思路：1. 根据光的波动性质，我们可以得出单缝衍射的衍射角公式：sinθ = λ / d，其中θ为衍射角，λ为光的波长，d为狭缝的宽度。
2. 根据题目给出的条件，我们可以求解出衍射角θ。
3. 根据衍射角θ，我们可以确定衍射图样的形状和大小。
举例：假设有一束波长为600nm的光照射到一个宽度为0.1mm的单缝上，求解在屏幕上观察到的衍射图样。
解答：根据公式sinθ = λ / d，代入已知条件，可以得出衍射角θ = sin^(-1)(600nm / 0.1mm) ≈ 3.49°。
根据衍射角θ，我们可以确定衍射图样的形状和大小。
通常情况下，衍射图样会呈现出一系列明暗相间的条纹，称为衍射条纹。
条纹的宽度和间距与波长和狭缝宽度有关，而条纹的亮度与光的强度有关。
三、双缝衍射问题双缝衍射是另一个常见的衍射问题。
在这类问题中，我们需要计算出在屏幕上观察到的衍射图样。
解题思路：1. 根据光的波动性质，我们可以得出双缝衍射的衍射角公式：sinθ = mλ / d，其中θ为衍射角，λ为光的波长，d为双缝间距，m为整数，表示衍射的级数。
2. 根据题目给出的条件，我们可以求解出衍射角θ和衍射级数m。
3. 根据衍射角θ和衍射级数m，我们可以确定衍射图样的形状和大小。
举例：假设有一束波长为500nm的光照射到一个双缝上，双缝间距为0.2mm，求解在屏幕上观察到的衍射图样。
高中物理人教版选修34课件：13.5 光的衍射
用单色光照射小孔,随着圆孔的逐渐减小,屏上先后有何变化? 提示:圆形亮斑→光源倒立的像(小孔成像)→明暗相间的圆环(衍 射图样)。
3.产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还 要小的时候,就会出现明显的衍射现象。 4.光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一种特殊情况,当光的波长比障碍物或孔小得 多时,光可以看成沿直线传播;在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比, 甚至比波长还要小时,衍射现象就十分明显。 5.衍射光栅 由许多等宽的狭缝等距离地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,亮度越大。
类型一 类型二
对光的干涉和衍射现象的认识 【例2】 关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是 ( ) A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原 理 B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的 C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一 点 D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 点拨:准确理解光的干涉与衍射现象的产生原因,条纹形状与特 点等内容是正确分析本题的关键。
一二三
特别警示①缝变宽,衍射角增大,距离增大,能量消耗增大,而光能分Βιβλιοθήκη 的范围变宽,所以亮条纹的亮度降低。
②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有
关,入射光波长越长,单缝越宽,中央亮条纹的宽度及条纹间距离就 越大。
③用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,
中央亮条纹仍然最宽、最亮,其中最靠近中央的色光是紫光,最远 离中央的是红光。
一二三
二、光的双缝干涉与单缝衍射的比较
种类 项目
单缝衍射
双缝干涉
产生 障碍物或孔的尺寸比波 频率、振动方向相同,相位差 条件 长小或跟波长差不多 恒定的两列光波相遇叠加
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高中物理实验研究光的衍射现象在高中物理教学中，实验是学习的重要环节之一。
通过实验，我们可以亲身体验物理现象，深入理解科学知识。
本文将探讨一个关于光的实验——光的衍射现象。
一、实验目的：
研究光的衍射现象，观察和分析衍射光的特点。
二、实验材料：
1. 光源：激光器、小孔光源或白炽灯等；
2. 衍射器：狭缝或小孔；
3. 探测屏：白纸或幕。
4. 记录仪器：比如直尺、卡尺和计时器等。
三、实验步骤：
1. 将光源放置在实验台上，确保它与衍射器之间的距离恒定。
2. 将衍射器放置在光源与探测屏之间的适当位置。
3. 调整衍射器的形状和大小，例如通过调节狭缝的宽度或更换不同直径的小孔，以获得不同的衍射效果。
4. 将探测屏放置在衍射器的后方，确保平行于光线的方向。
5. 观察探测屏上的衍射图案，并使用记录仪器测量和记录衍射图案的特征，如衍射角度、暗纹间距等。
6. 更换不同的衍射器并重复上述步骤，比较结果并进行讨论。
四、实验观察与分析：
1. 当光线通过狭缝或小孔时，出现在探测屏上的图案会出现衍射现象。
这些图案包括中央的亮斑和周围的暗纹。
亮斑是衍射光的明显特征。
2. 衍射图案的形状和大小取决于衍射器的形状和尺寸。
较小的衍射器将产生更大的衍射角度和更密集的暗纹。
3. 衍射图案中的暗纹间距与波长有关。
更短的波长将导致更短的暗纹间距。
4. 衍射现象是光波传播的结果，它反映了光的波动性质。
通过实验观察和分析，可以验证波动光学理论。
五、实验注意事项：
1. 实验过程中要小心操作光源，避免对眼睛造成伤害。
2. 实验环境应尽量保持暗静，以便更清晰地观察和测量衍射图案。
3. 测量记录时应仔细操作，准确记录实验数据。
六、实验结果与结论：
通过实验观察和分析，我们可以发现光的衍射现象的特点：衍射图案中有中央的亮斑和周围的暗纹，衍射器的形状和大小会影响衍射图案的形状和尺寸，而暗纹间距与波长有关。
七、实验意义：
通过对光的衍射现象的实验研究，可以帮助学生更好地理解光的波动性质，加深对光学原理的认识。
同时，实验可以培养学生观察、测量、实验设计和数据分析等科学技能，提高他们的实践能力和科学思维能力。
八、实验总结：
本实验通过观察和测量光的衍射现象，加深了我们对光学原理的理解。
同时，实验中我们还注意了安全操作和准确记录数据的重要性。
通过这次实验，我们在理论和实践上都取得了积极的成果，对物理知识有了更深入的了解。
在今后的学习中，我们将继续深入研究物理实验，培养自己的科学素养。