马文蔚版大学物理PPT11-6光的衍射

(1)n1
An (P0 )]
1 2
Ak1(P0 )
(1)n1 An (P0 )
故，无论k是奇是偶，中心总是亮的
半波带法解释了圆孔、圆屏衍射的一些主要特征
第27页/共79页
3、 矢量图解法
若圆孔内包含的不是整数个半波带，则需要对每个半波 带进一步细化分。
对于第一个半波带
Nm M1
N2
N1
o
b
P0
第39页/共79页
它们是振幅相等的次波源，向多个方向发出次波。由于
接收屏位于L2的像方焦面上，角度 相同的衍射线会
聚于同一点 P
设入射光与光轴平行，则在波面AB上无位相差，单 缝上下边缘A、B到 P 的衍射线间的光程差为
L BN
设缝宽为a，则
L asin
如何求振动的合成？
第40页/共79页
（1）矢量图解法：
f (n ) 0,从而An 0
A(P0 )
1 2
A1 ( P0
)
自由传播时整个波前在 P0 产生的振幅是第一个半波带的效果之半
第25页/共79页
2）圆孔衍射： 当孔的大小刚好等于第一个半波带时， A(P0 ) A1(P0 ),即中心是亮点 若孔中包含两个半波带时， A(P0 ) A1(P0 ) A2 (P0 ) 0,即中心是暗点
由A点作一系列等长的 小矢量首尾相接，逐个 转过一个相同的角度， 最后到达B点。
C
R
B
R
A
共转过的角度为：
A
2 L 2 a sin
A 单缝衍射的矢量图解
A0
A：波前S对P处振动的贡献，取S 0，则小矢量 A连成的
折线化为圆弧，弧中心为C点,半径为R，圆心角为2

衍射角与衍射波
解释衍射时涉及的角度概念， 并介绍衍射波在空间中的传播。
衍射的公式及其推导
给出衍射的数学公式及其推导 过程，以便更好地理解和计算 衍射现象。
衍射的应用
衍射在各领域中的应用
探索衍射在光学、声学和无线通信等领域中的应用，例如光栅、衍射光学等。
衍射仪器的应用介绍
介绍一些常见的衍射仪器，如衍射光栅、衍射望远镜等，并说明其原理和用途。
《光的衍射》PPT课件
欢迎来到《光的衍射》的PPT课件，本课程将带您深入了解光的衍射现象，并 探讨其背后的物理原理和应用。让我们一起开始这个光学之旅吧！
简介
光的基本概念回顾
回顾光的基本概念，包括光是一种电磁波、光的传播速度等。
衍射的定义及其背后的物理原理
解释衍射的定义，并介绍光波在衍射现象中的传播和干涉。
本次课程的目的及重点
概述本课程的目的，并强调将重点讲解衍射的基本概念、数学表示和应用。
光的传播
光的直线传播
讨论光线在真空和均匀介质中的 直线传播特性。
光的波动性及其对光传播 的影响
探究光的波动性质以及对光传播、 衍射和干涉等现象的影响。光 Nhomakorabea干涉现象
介绍光的干涉现象、干涉条纹和 构成干涉的条件。
衍射的基本概念
总结本次课程对学生对物理学学习的启示和意义，鼓励他们深入探索更多的物理现象。
衍射技术的未来发展方向
展望衍射技术未来的发展方向，包括新型材料的应用和衍射技术在纳米尺度的应用。
总结
1 本次课程中学到的知识回顾
回顾本次课程中涉及的光的衍射的基本概念、数学表示以及应用。
2 衍射在光学研究中的重要性
强调衍射在光学研究中的重要性，并其在科学和工程领域的广泛应用。

第十一章 光学
5
物理学 第六版
非常光线 晶 体中各方向上传播 速度不同,随方向 改变而改变.
ne
c ve
ne 为主折射率
11-11 双折射
光轴
o光波阵面
ve
vo
e 光波阵面
第十一章 光学
6
物理学 第六版
方解石晶体
光轴 在方解石这 类晶体中存在一个 特殊的方向，当光 线沿这一方向传播 时不发生双折射现 象.
11-11 双折射 *11-12 偏振光的干涉
*11-14 几何光学
第十一章 光学
9பைடு நூலகம்
（一般情况，非常光不在入射面内）
第十一章 光学
3
物理学
11-11 双折射
第六版
实验证明： O 光和 e 光均为偏振光.
AB
o
e D
C
oe
第十一章 光学
4
物理学
11-11 双折射
第六版
产生双折射的原因
寻常光线 在晶 体中各方向上传播 速度相同.
c no vo 常量
光轴
o光波阵面
ve
vo
e 光波阵面
物理学 第六版
一
11-11 双折射
双折射的寻常光和非寻常光
折射定律
i
双折射现象
方解石晶体
n
玻璃
sin i n 恒量
sin
波 动动光光学学
第十一章 光学
1
物理学
11-11 双折射
第六版
光通过双折射晶体
第十一章 光学
2
物理学
11-11 双折射
第六版
寻常光线 服从折射定律的光线
非常光线 不服从折射定律的光线

通过测量星光经过望远镜后的衍射斑大小，可以 推算出望远镜的分辨率，进而评估其观测能力。
2 3
显微镜的分辨率
利用光的衍射现象，显微镜能够分辨出非常微小 的物体或结构，其分辨率受到光源波长和物镜数 值孔径的限制。
摄影镜头的分辨率
摄影镜头通过控制光的衍射，可以在底片上形成 清晰的像，镜头的分辨率决定了照片的清晰度。
2024/1/24
激光全息技术在光学信息存储、三维显示和防伪等领域的应用
利用全息技术实现高密度光学信息存储、真彩色三维显示以及高级防伪措施等。
22
06
总结与展望
Chapter
2024/1/24
23
本节内容回顾与总结
光的衍射现象及其分类
介绍了光的衍射现象，包括菲涅尔衍射和夫 琅禾费衍射等，以及它们的特点和应用。
8
衍射图样分析
01
02
03
中央明纹
在屏幕中心形成的最亮区 域，宽度约为其他明纹的 两倍。
2024/1/24
明暗相间条纹
在中央明纹两侧形成一系 列明暗相间的条纹，离中 心越远，明纹亮度越低， 暗纹越暗。
条纹间距
相邻明纹或暗纹之间的距 离，与波长、缝宽和观察 距离有关。
9
缝宽对衍射图样的影响
缝宽增加
明暗条纹的间距减小，且离中央 明纹越远的明纹亮度越低。
2024/1/24
双缝间距减小
明暗条纹的间距增大，且离中央明 纹较远的明纹亮度也有所提高。
极限情况
当双缝间距趋近于零时，双缝衍射 图样趋近于单缝衍射图样。
14
04
光的衍射在生活中的应用
Chapter
2024//24
15
光学仪器的分辨率

垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关 D.衍射条纹的间距与光的波【长A有CD关】
第14页，此课件共38页哦
练习3：观察实验回答下列问题
1.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧
靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处
的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝
都要平行于狭缝),可以看到
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹
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
第33页，此课件共38页哦
6 、用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直
径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位于遮光板后面的屏上将依
关于光的衍射课件PPT课件
第1页，此课件共38页哦
复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
问题2.发生明显衍பைடு நூலகம்的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
第2页，此课件共38页哦
光的衍射
光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的 另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象 呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们 没有观察到光的衍射现象呢？
中央亮纹越宽
第10页，此课件共38页哦
光的衍射
一、单缝衍射
1 衍射图样：明暗相间且不等距条纹 2
1)波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大．
2)单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大
3)白光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．

~ ~。 i P
i 1
N
第5节 光的衍射
1，光栅光强
o
Im Δ N Δ f
四,多缝——光栅衍射
Δf Δf
P
0 90 Δ f/ 2
~ / 2 R sin ( Δ f / 2 ),
~ i
P
b
Δf / 2
a
~ i
~ i ~ i
~ 2 R sin ( N Δ f / 2 ) 2 R sin ( Δ / 2 )
sin sin( N ) ~ e P AS sin
t 2 i T
。
第5节 光的衍射
2，光栅衍射特点 P点的光强为
四,多缝——光栅衍射
光栅衍射
N ) sin sin( II 0 sin
2ห้องสมุดไป่ตู้
2
第5节 光的衍射
i
Re
sin (N Δ f/ 2) d sin ~ i sin (Δ f/ 2) sin (N ) ~ i , sin
~ ~。 i P
i 1
N
第5节 光的衍射
1，光栅光强
o
Im Δ N Δ f
四,多缝——光栅衍射
Δf Δf
~ 3
~ 2
Δf Δf
~ 1
P
Re
在复平面内，N个振动的叠加 N ~ ~。
P

i 1
i
第5节 光的衍射
1，光栅光强
Im
四,多缝——光栅衍射
Δf Δf
0 90 Δ f/ 2
~ / 2 R sin ( Δ f / 2 ),

衍射光栅的原理与应用
详细阐述了衍射光栅的工作原理、制作方法和应 用领域，如光谱分析、光学测量等。
3
光的干涉与衍射的联系与区别
分析了光的干涉和衍射之间的内在联系和本质区 别，帮助学生更好地理解这两种光学现象。
学生自我评价报告分享
学习成果展示
学生们通过制作ppt、报告等形式，展示了自己在光的衍射课程学 习中所取得的成果，包括对基本概念的掌握、实验技能的提升等。
波动理论与衍射原理
波动理论
光是一种电磁波，具有波动性质，如 干涉、衍射等。
衍射原理
光波遇到障碍物或小孔时，会绕过障 碍物继续传播，形成新的波前，使光 偏离直线传播。
光源、波长与衍射关系
01
02
03
光源
点光源发出的球面波经障 碍物衍射后形成新的波前 。
波长
波长越长，衍射现象越明 显。对于同一障碍物，不 同波长的光产生的衍射程 度不同。
加强实验技能训练
鼓励学生们加强实验技能的训练，提高实验操作的准确性 和熟练度，培养自己的实践能力和创新精神。
拓展相关应用领域
引导学生们关注光学在各个领域的应用和发展动态，如光 通信、光计算、生物医学光学等，拓展自己的视野和知识 面。
THANKS
感谢观看
光的衍射ppt课件
• 光的衍射现象与原理 • 典型衍射实验及观察 • 衍射在生活中的应用 • 衍射在科学研究领域应用 • 现代技术中利用和控制衍射 • 总结与展望
01
光的衍射现象与原理
衍射现象及其分类
衍射现象
光在传播过程中遇到障碍物或小 孔时，偏离直线传播的现象。
分类
根据衍射程度的不同，可分为明 显衍射和菲涅尔衍射。
衍射后的光线被光检测器接收并转换成电信号，经过处理还原成声音或图像信息。

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
光的衍射ppt课件完整版
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。

2
R
L
A
A1
C
B
/2
R
L
A
A1
A2
C
B /2
P
Q
o
PQ
o
6
物理学
第五版
11-7 单缝衍射
R L
A
A1
A2
C
B /2
P Q BC bsin
k
o
Байду номын сангаас
2
（ k 个半波带）
bsin 0
中央明纹中心
bsin 2k k 干涉相消(暗纹) 2k个半波带
b sin b sin
2 (2k
1)
干涉加强(明纹)
26
物理学
第五版
11-9 衍射光栅
(4) 光栅衍射的强度被一个单缝图样调制
光栅衍射强度分布
很多缝，却为何只有一个衍射图样？
27
物理学
11-9 衍射光栅
第五版
单缝衍射光强曲线
2
1
0
1
2
多光束干涉光强曲线
6 5 4 3 2 1 0
光栅衍射光强曲线
12 3 4
单缝衍射 轮廓线
中央明纹的宽度
l0
2 x1
2
b
f
13
物理学
第五版
11-7 单缝衍射
(4)条纹宽度（相邻条纹间距）
bsin 2k k 干涉相消（暗纹）
b sin
(2k
2
1)
干涉加强（明纹）
2
l
k1 f
k
f
f
b
除了中央明纹外 其它明纹的宽度
14
物理学

个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度越大。
一、光的直线传播是一种特殊情况
光的直线传播是一种特殊情况,具体从以下两个方面去理解: 1.多数情况下,光照到较大的障碍物或小孔上时是按沿直线传 播的规律传播的,在它们的后面留下阴影或光斑。如果障碍物、缝 或小孔都小到与照射光的波长差不多或更小时,光就表现出明显的 衍射现象,在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环。 2.光是一种波,衍射是它基本的传播方式,但在一般情况下,由于 障碍物都比较大(比起光的波长来说),衍射现象很不明显。光的传 播可近似地看做是沿直线传播。所以,光的直线传播只是特殊情况。
二、光的双缝干涉与单缝衍射的比较
种
类
单缝衍射
双缝干涉
项目
产生 条件
只要狭缝足够小,任何光都 频率相同的两列光波相
能发生
遇叠加
不 条纹 同 宽度
条纹宽度不等,中央最宽
条纹宽度相等
点 条纹 间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度 相同点
中央条纹最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相等 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
光的衍射
1.光的衍射现象 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。 2.常见的光的衍射现象 (1)单缝衍射:单色光通过狭缝时,在屏幕上出现明暗相间的条纹,
中央为亮条纹,中央条纹最宽最亮,其余条纹变窄变暗;白光通过狭缝 时,在屏上出现彩色条纹,中央为白色条纹。
类型 光的衍射现象
【例题】在单缝衍射实验中,下列说法中正确的是( ) A.将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽

三、圆孔衍射
光沿直线传播
1、孔较大时—— 屏上出现光斑， 但边缘有些模糊. 光的衍射
A S
B
三、圆孔衍射
光沿直线传播
2、孔减小时—— 屏上出现光源倒立的像
小孔成像
A S
B
三、圆孔衍射
光的衍射
3、孔较小时—— 屏上出现衍射图样。
A S
B
猜一猜：
使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上
有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一 个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程 中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试 把下列现象依次排列：
A．圆形光斑
答案：D→E→A→B→C
B．明暗相间的彩色条纹
C．变暗消失
D．正方形光斑
E．正方形光斑由大变小
四、圆盘衍射
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．(阅读教材)
6、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 原因是红色光（ A ） A．比其他色光更容易发生衍射
B．比其他可见光更容易发生干涉
C．比其他可见光更容易发生反射
D．比其他可见光更容易发生折射
7、关于衍射下列说法正确的是（ A B D） 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。
D、光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直 线传播，不存在光的衍射．
例2：下面四种现象中，哪些不是光的衍射 现象造成的（ C ） A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光 的日光灯管，会看到平行的彩色条纹；

式中C为比例系数，K(θ)为随θ角增大而缓慢减小 的函数，称为倾斜因子.当θ＝0时，K(θ)为最大； 当 时 ， K(θ)＝0，因而子波叠加后振幅为零.
2
❖ 波阵面上所有dS面元发出的子波在P点引起的
合振动为
E d E C K ( r)co s2 (T t r)d S
精品课件
9 首页 上页 下页退出
§13-2 单缝夫琅禾费衍射
一、单缝夫琅禾费衍射
1、装置和现象
E
L1
L2
S
a A
f
D

L1、 L2 透镜 A：单缝
E：屏幕
缝宽a
缝屏距D（L2之焦距f）
精品课件
中央 明纹
10 首页 上页 下页退出
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。
精品课件
11 首页 上页 下页退出
因此中央明条纹的线宽度为
x0 2x12 1 .53m m
(2)第1级明条纹对应的衍射角 满足
sin (2 k 1 )2 a2 3 6 2 1 1 0 0 7 44 .5 1 0 3
所以第1级明条纹中心到中央明条纹中心的距离为
x f t a n f s i n 0 . 5 4 . 5 1 0 3 2 . 2 5 1 0 3 m 2 . 2 5 m m
根据已知条件，在屏上P处出现第3级暗纹，所以 对于P位置，狭缝处的波面可划分为6个半波带.
(1)缝宽减小到一半，对于P位置，狭缝处波面可分 为3个半波带，则在P处出现第1级明纹.
(2)改用波长为1.5λ的单色光照射，则狭缝处波面 可划分的半波带数变为原来的一点五分之一，对于 P位置，半波带数变为4个，所以在P处将出现第2级 暗纹.

d[cot( ) cot( )] 153m 15 15
11 – 6
夫琅禾费单缝衍射
第十一章
波动光学
例11-12 在单缝衍射实验中，缝宽 a 6.0 104 m， 透镜焦距 f 0.4m ，光屏上坐标 x 1.4 103 m 的Q点 为明纹，如图所示，入射光是白光。求：（1）入射光的 波长；（2）Q点处明纹的级次；（3）相对于Q点，缝所 截取的波阵面分成半波带的个数。 解 （1）Q点为明纹的条件是
a sin (2k 1)

2
干涉加强（明纹）
I
sin
3
a
2
a


a
o

a
2

a
3

a
11 – 6
夫琅禾费单缝衍射
第十一章
波动光学
S
L1
a
R

L2
P
x
O

x

sin
f
I
a
a
sin 当 较小时，
x f

a
3
3
2


a
o

a
2

a
3 f a
d 15 m
15

a 0.10m
11 – 6
夫琅禾费单缝衍射
第十一章
波动光学
s1
d 15 m
s
15

s2
2

a
1
a 0.10m 根据暗纹条件 a sin ,


arcsin
10.37