工程光学111光的衍射更新版本.ppt

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。

[教学难点]
菲涅耳半波带、光栅方程、光栅光谱
.
1
光的衍射
.
2
一、光的衍射现象
衍射——光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影
区,并在屏上出现光强不均匀分布的现象。同光的干涉 现象一样，是光的本质特性之一。
.
3
不同宽度的单缝衍射图样
.
4
单缝衍射
.
5
圆孔衍射
日常生活中为什么我们很容易观察到声波、无线电波的衍射， 而难以观察到光波的衍射呢？这是由于声波和无线电波的波长较 长（约几百米），自然界中存在这样尺度的障碍物或空隙（如墙、 山秋和建筑物等），容易表现出衍射现象；而光波的波长很短 （4000-7600Å )，自然界中通常不存在如此小的障碍物或空隙，光 主要表现出直线传播的特性。
如何从理论上解释光的衍射现象呢？
.
8
二、Huygens-Fresnel原理
.
9
惠更斯 — 菲涅耳原理 惠更斯 波阵面上各点都看成是子波波源
能定性解释光的传播方向问题
菲涅耳 波场中各点的强度由各子波在该点 的相干叠加决定
能定量解释衍射图样中的强度分布
波前上每个面元d都可以看成是新的振动中 心，它们发出次波。在空间某一点P的振动是 所有这些次波在该点的相干迭加。
相 邻 小 环 带 在 P 0 贡 献 的 振 动 位 相 差 m ,振 动 .的 合 成 用 矢 量 图 来 表 示
29
其余的半波带同样处理，并考虑到倾斜因子 f ( ) 的影响， 半径将逐渐收缩，形成螺旋线
uur
M 1 Am
m
u ur
A1
u ur
u ur
A3
o u ur A 2

f
B
f
屏幕中心为中央明纹，两侧对称分布着其他明暗条纹， 这是缝处波阵面上(连续的)无穷多子波发出的光的相干叠加的 结果。
5
2.菲涅耳半波带法
单缝
透镜 L1 A S
a
f
B
透镜 L2
f
观察屏
P
o
0， 0—— 中央明纹(中心)
P点(衍射角 ), 该束光线的最大光程差为:
A→P和B→P的光程差 asin
6
7
综上所述，单缝衍射明暗纹的中心位置是:
asin2k
暗纹 (k=1,2,3,…)
asin(2k21)
2
亮纹
(k=1,2,3,…)
0 零级(中央)亮纹
波带数
A
S
*
a
C B
asinBC
P
注意：
1.k与波带数
o
的关系
2.明暗…
3.k≠0
f
直线条纹
8
3.振幅矢量叠加法(定量)
将a划分为N个等宽 ( a ) 的狭窄波带，设每个波带发出的子波 N
(半)波带数
a sin /2
16
例2 单缝衍射，a=0.6mm 透镜焦距 f=40cm , 可见光垂直入
射。在屏上x=1.4mm 处观察到明纹极大。求入射光波长及该
处衍射条纹的级次。
解:
tanx1.40.0035
f 400
明纹：asin(2k1)
2
2asin 2atan 4.2103mm
2k1 2k 1 2k1
0.017 0.047
0.047 0.017
2 a
a
o
a
2 a
sin

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】
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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
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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
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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。
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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
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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．