光的衍射ppt

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第四章光的衍射-PPT课件

0
1
七、干涉和衍射的联系与区别
干涉和衍射都是波的相干叠加，但干涉是有限多个分立光束的相干叠加，衍射是波阵面
上无限多个子波的相干叠加。二者又常出现在同一现象中。双缝干涉是干涉和衍射的共同效果。
§3 光栅衍射
一、光栅
大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面) 构成的光学元件。从工作原理分
衍射光栅 (透射光栅)
1 I / I0
相对光强曲线
0.017 0.047
2 a
0.047 0.017 0
a
a
2 a
sin
•波长对衍射条纹的影响
•缝宽对衍射条纹的影响
•单缝位置对衍射条纹的影响
•光源位置对衍射条纹的影响
条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。 3 -2 -1 2 3
A C a
f

o
x
P
B
L
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。
二、加强减弱条件
A C a
f

o
x
P
B
L
( k 1 , 2 )减弱 2k 2 a sin k 1 , 2 )加强（ 2k 1 ） ( 2
B
1 2 3
I
2. 明纹位置
A C a
f

o
3 2 1
2 1
x
P
B
L
x （ 2 k 1 ） k 1 , 2 ) 2 a ( 3f x1 两条，对称分布屏幕中央两侧。 2a 其它各级明纹也两条，对称分布。

《十六章光的衍射》课件

碍物。
屏幕
放置在圆孔后一定距离处，用于接收衍射光斑
。
光路调整
确保光源、圆孔和屏幕在同一直线上，且光源和屏幕与圆孔的距离适
中。
圆孔衍射实验现象
中心亮斑
衍射光斑的中心出现一个明亮的亮斑，这是衍射现象的直接结果
。
周边光斑
在中心亮斑周围出现一系列的暗斑和明斑，这些光斑是不同方向
上的衍射光斑。
光斑分布
单缝衍射条纹分析
条纹间距
随着角度的增加，条纹间距逐渐增大。
条纹亮度
条纹的亮度呈现周期性变化，明暗交替出现。
条纹宽度
条纹宽度与单缝宽度有关，单缝越窄，条纹越细。
04
CATALOGUE
圆孔衍射实验
圆孔衍射实验装置
光源
采用单色光源，如激光，以保证光的单色性和
相干性。
圆孔
制作一个具有特定直径的圆孔，作为衍射的障
பைடு நூலகம்
光学纤维利用光的全反射原理实现光的传输，但在光纤的弯曲和连接处会发生光的衍射现象，影响光信号的传输质量。
02
CATALOGUE
光的衍射原理
惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯-菲涅尔原理是光的衍射理论的基础，它指出波前上的每一点都可以作为子波源，其后任一时刻的波前由这些子波的包络面形成。
该原理可以解释光的衍射现象，包括单缝衍射、圆孔衍射等。
衍射现象的应用
光的衍射现象在光学仪器、干涉仪、光谱仪等领域有着广泛的应用。
光的衍射现象举例
单缝衍射
圆孔衍射
单缝衍射是典型的夫琅禾费衍射，通过单缝的光在屏幕上映出明暗相间的条纹。
圆孔衍射是典型的菲涅尔衍射，通过圆孔的光在屏幕上形成明暗相间的同心圆环。

5-a章+光的衍射1(共74张PPT)

振幅:
Z
dE~P CK Ae ikR eikr d
Rr
R Q
S
r
P
C为一常数
Z’
K(θ)为倾斜因子
当θ＝0时，K有最大值；随着θ的增大，K迅速减小，当 θ≥π/2时，K＝0。
惠更斯-菲涅耳原理的数学表达式。 P点的光振动的复振幅为:
R
E~P CAeikR eikr K d
R r
Q
r
1、开圆孔的无穷大不透明屏；
2、大小与圆孔相同的不透明屏； E~1(P) E~2 (P) 互补屏单独放置时p点的复振幅。 E~(P) 没有屏时，p点的复振幅。
E~P
C 1
E~QK eikr
r
d
C 2
E~QK eikr
r
d
E~P E~1P E~2 P
❖互补屏单独产生的衍射场复振幅之和，等于没有屏时的复振幅。 ❖在复振幅为0的点，互补屏分别产生的场位相差为，强度相等。
干涉和衍射是同时存在的，对每一束光而言都存在着衍射，而各光束间则存在着干涉，亦即干涉条纹的分布要受到单光束衍射因子的调制。
目录
❖ §5.1 惠更斯—菲涅尔原理 ❖ §5.3 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 ❖ §5.4 矩孔和单缝的夫琅禾费衍射 ❖ §5.5 圆孔的夫琅禾费衍射 ❖ §5.6 光学成像系统的衍射和分辨本领 ❖ §5.8 多缝夫琅禾费衍射 ❖ §5.9 衍射光栅 ❖ §5.10 圆孔和圆屏的菲涅尔衍射
❖弗朗和菲衍射，没有屏的焦点以外；
E~(P) 0 E~1 (P) E~2 (P)
夫琅和费衍射互补屏衍射图样相同
§5-3 菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射
1、离Σ很近的K1处，可看到圆孔的投影。 2、在K2上观察，看到边缘模糊的略大的圆光斑，光斑内有圈圈的亮暗环。--菲涅耳衍射或近场衍射。 3、距离很远，中间亮、边缘暗，边缘外有较弱的亮暗圆环。 --夫琅和费衍射或远场衍射。

光的衍射(共27张PPT)

例题1
在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗线）（ D ） A．很小的不透明的圆板 B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板 C．很大的不透明的圆板 D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
二、双缝干涉与单缝衍射的比较
观察右图，并讨论单缝衍射与双缝干涉有何不同点与相同点？讨论后完成下表：
思考与讨论
1.白光的单缝衍射条纹（形状、颜色分布）
有何特点？
2.由以上的几个实验，能否总结出光的衍
射条纹的宽度、亮度以及条纹间距与单缝的宽度、光的波长的定性关系？ 3.为何缝越窄，条纹的亮度越低？
单缝衍射图样特征
1.白光单缝衍射条纹为中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近中央的内侧为紫色。

障碍物时，光没有沿直线传播，而是绕
到障碍物后面去，形成明暗相间的条纹的现象就叫做光的衍射现象。
思考与讨论
d=1.0 mm
d=0.6 mm
1.单色光圆孔衍射图样的条纹(形状、宽度、亮度、间距）有何特征？ 2.圆孔衍射图样的条纹（宽度、亮度、间距）与圆孔的大小有何关系？
圆孔衍射图样特征
d=1.0 mm
d=0.6 mm
1．条纹为圆形，中心亮纹大而亮，旁边亮纹迅速的减弱减小。 2．圆孔越小，条纹越宽，间距越大，衍射现象越明显，但亮度变低。
2.单缝衍射
【实验探究二】利用单缝衍射观察片观察讲台桌上的红光灯与蓝光灯的衍射现象，并讨论以下问题： 1.单色光的单缝衍射条纹（形状、宽度、亮度、间距）有何特点？ 2.同一单缝的红光衍射条纹与蓝光衍射条纹有何区别？ 3.同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹（宽度、亮度、间距）有何区别？

光的衍射ppt课件完整版

详细阐述了光的衍射现象，包括衍射的定义、产生条件、分类等，并通过公式和图示深入解释了衍射的原理。
衍射实验演示与分析
通过实验演示了光的衍射过程，让学员直观感受衍射现象，同时结合理论知识进行分析，加深学员对衍射现象的理解。
衍射在光学领域的应用
介绍了衍射在光学领域的广泛应用，如光谱分析、光学仪器制造等，让学员了解衍射在实际应用中的重要性。
光的波动模型
光波是一种电磁波，具有振幅、频率、波长等特性。光波的传播遵循波动方程。
波动性与衍射关系解析
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或孔径时，会偏离直线传播路径，产生衍射现象。衍射是波动性的
重要表现。
衍射条件
衍射现象的发生与光的波长、障碍物或孔径的尺寸以及光波的传播方向有关。当波长较长、障碍物或孔径尺寸较小时，衍射现象
预备工作要求
明确下一讲前需要完成的预习任务、实验操作等预备工作，确保学员能够顺利进入下一阶段的学习。
THANK YOU
该公式描述了光波在自由空间中传播时，遇到障碍物后的衍射光场分布。它是基于波动方程的解，并引入了基尔霍夫的边界条件。
公式推导过程
从波动方程出发，利用格林函数和基尔霍夫的边界条件，可以推导出菲涅尔-基尔霍夫衍射公式。具体过程涉及复杂的数学运算和物理概念的深入理解。
夫琅禾费衍射近似条件讨论
01
夫琅禾费衍射的定义
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目录
• 光的衍射概述 • 光的波动性与衍射关系 • 典型衍射实验介绍 • 衍射理论计算方法 • 现代光学中衍射技术应用举例 • 总结与展望
01
光的衍射概述
衍射现象及定义
衍射现象
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途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。

光的衍射PPT课件

1. 当 asin 2 时，可将狭缝分为两个“半波带”
2
两个“半波带”上所有对应点
衍射屏透镜L
(如1和1、2和2)发出的光线的透镜L B
光程差均为 / 2 ，
在P 点处
S
*
a
———干涉减弱形成暗纹。
Aδ
θ
1
B
2
·p
1 2 1′ 2′
半波带 a 半波带
1′ 2′
0
A
/2
透镜L
像屏
二、单缝衍射分析——菲涅耳半波带法
3级
-2级 -1级 0级 1级 2级
(白)
三、单缝衍射图样分析
1. 衍射图样 ——复色光入射
当用复色光入射时，则中央明纹为白色，而其它各
级条纹为彩色，且近屏中心一侧为紫色，远侧为红
色。
三级光谱
衍射屏
像屏
L
L
二级光谱一级光谱
三、单缝衍射图样分析 2. 衍射加强(明条纹)、减弱(暗条纹)的条件
中央明纹(中心):
衍射屏透镜L
像屏像屏
透 S L
*
镜 a
B
·p
0
Aδ f
f
三、单缝衍射图样分析 1. 衍射图样 ——单色光入射单色光入射，衍射条纹是相互平行明暗相间的直条纹。
且中央条纹光强最大，其它各级明纹光强迅速下降。
（1）越大，相应半波带数越多，未被抵消的半波带
面积越小，相应明纹光强越小。
（2） = 0 时，各衍射光光程差为零，相应为中央明纹，
一、光的衍射 ( Diffraction of Light ) 定义: 光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直
线传播的现象。

《光的衍射》PPT课件

……
b sin k 0 (k0 0.5) (2k0 1)

2
(k0 1, 2, )
第2章光的衍射（Diffraction of light）
2.6 夫琅禾费单缝衍射（Fraunhofer diffraction by a slit ）
3．强度讨论（函数性态研究） • 中央亮条纹的范围
则
第2章光的衍射（Diffraction of light）
2.6 夫琅禾费单缝衍射（Fraunhofer diffraction by a slit ）
3．强度讨论（函数性态研究）
I E 2 I 0 sin c2u
• 中央最大值：振幅叠加相互加强
lim[sin c2u ] 1 I I 0 I max （u u 0
1．实验装置
衍射图样的特征： • 中央亮条纹特别明亮，其宽度为其它条纹的两倍。 • 两侧的亮条纹是等宽的，且光强衰减
迅速。
第2章光的衍射（Diffraction of light）
2.6 夫琅禾费单缝衍射（Fraunhofer diffraction by a slit ）
2．强度分析—波带法

，几何光学愈大或b愈小，衍射现象就愈显著习题：7，8，9，10
b ， 0
例2.1
B’ B3 B2 B1 B

暗纹中心次最大中心
(k 1, 2, )
2
第2章光的衍射（Diffraction of light）
2.6 夫琅禾费单缝衍射（Fraunhofer diffraction by a slit ）
4．衍射光强分布特点 • 中央亮纹最亮占总光强的90%以上。第一次最大光强小于5%

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2、在做杨氏双缝干涉实验中，若把其中一
缝挡住，则： D
A、条纹与原来一样，只是亮度减半
B、屏上出现与缝等宽的一条亮斑
C、屏上一片模糊
D、出现和原来不一样的明暗相间的条纹
减小，亮度减弱)，中央为最亮最宽的条纹。
b.白光:中央为白色亮纹，两边是彩色条纹，最靠近中
央的色光是紫光，较远的是红光。
（2）圆孔衍射
衍射图样及特点：明暗相间的间距不等的同心圆环，往外间距逐渐减小。
A S
1、孔较大时——屏上出现清晰的光斑
B
2、孔较小时——屏上出现衍射花样
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律：不同缝宽的单缝衍射
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．
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小结:光的衍射
1.光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物后面的现象。
2.产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸能和波长相当或比波长小。
3.光的干涉条纹和光的衍射条纹的比较 4.光的干涉和光的衍射说明光是一种波。
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练习：
1、下列属于光的衍射现象的是： D
A、雨后彩虹 B、小孔成像 C、肥皂泡上出现的彩色条纹 D、透过丝巾看日光灯会看到五颜六色的条纹
一、光的衍射
1、定义：光绕过障碍物继续传播的现象。 2、产生条件：
障碍物或孔的尺寸和光的波长相差不多或比波长小
3、衍射图样及特点：（1）单缝衍射：
一、光的衍射
1、定义：光绕过障碍物继续传播的现象。 2、产生条件：
障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长小 3、衍射图样及特点：
（1）单缝衍射： a.单色光:两侧为明暗相间但不等距的条纹（往外间距
2、衍射图样中央最宽最亮，两边不等间距分布着明暗相间的条纹。
在单缝衍射现象中：（1）单缝宽度越小衍射越明显，（2）在单缝宽度相同时，波长越长（红光）衍射越明显，中央亮条纹越宽。
在双缝干涉现象中：（1）双缝间距越小，条纹宽度越宽。（1）在干涉装置相同时，波长越长（红光）的光条纹越宽。
光的干涉条纹和衍射条纹的比较
光的衍射
一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
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，
束
用平行的单色光照射，
在缝后适当距离处放
调节狭
一个像屏．
缝宽窄
（1）单缝衍射光的衍射单Fra bibliotek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，亮纹较窄、较暗．
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
（3）圆屏衍射
泊松亮斑
衍射图样及特点：
明暗相间的间距不等的同心圆环，往外间距逐渐减小，且中心有一亮斑（泊松亮斑）。
探究不同缝宽的单缝衍射实验
二、光的衍射和光的干涉的区别与联系
1 、干涉的同时伴随着衍射现象的产生 2、干涉条纹中央为亮条纹，两边等间距分布着 545明暗相间的条纹。