3.物理光学-衍射

高中物理：光的衍射
【知识点的认识】
一、光的衍射
1．光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象叫光的衍射．
2．发生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象．
3．泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）．
4．常见的衍射现象有单缝衍射，圆孔衍射和泊松亮斑等．
5．单缝衍射图样特点：若是单色光，则中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹，其亮度和宽度依次减小；若是白光则中央为白色亮条纹，且最宽最亮，两边为彩色条纹．
【解题方法点拨】
衍射与干涉的比较
两种现象
比较项目
单缝衍射双缝干涉
不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最
宽
条纹宽度相等
条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距
亮度情况中央条纹最亮，两边变
暗条纹清晰，亮度基本相
等
相同点干涉、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
（1）白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．
（2）区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．
2．干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或
多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹．。

高中物理：光学-光的衍射光的衍射是光学中的经典知识点，其在多个领域都有着广泛的应用，例如显微镜、天文望远镜等。

本文将详细介绍光的衍射的基本概念、衍射定理、夫琅禾费衍射以及常见的实验方法。

一、光的衍射的基本概念光的衍射是指光通过一个孔或者通过物体表面的缝隙后，光波会扩散成为一组新的光波，这种现象被称为光的衍射。

在光的衍射中，光波会形成一些明暗交替的区域，这些区域被称为衍射图样，其形状和孔或者缝隙的大小和形状有关。

二、衍射定理衍射定理是光学中最重要的定理之一，它是描述从一个孔或者一个光源丝的发射的光经过另一个孔或者缝隙后产生的光的波前的变化情况。

衍射定理可以用来计算衍射图案的形状，以及通过使用光的衍射图案来确定物体的大小和形状。

衍射定理的公式如下所示：sinθ = nλ/d其中，θ是衍射角，n是衍射序数，λ是光的波长，d是孔或者缝隙的宽度。

三、夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射是一种典型的衍射现象，它是一种发生在单缝或双缝上的衍射现象。

夫琅禾费衍射的衍射图样是一组纵向的亮暗条纹。

夫琅禾费衍射的公式如下所示：dsinθ = nλ其中，d是缝隙的大小，θ是衍射角，n是衍射序数，λ是光的波长。

四、实验方法实验方法是研究光的衍射现象的重要手段。

常见的光的衍射实验方法包括单缝衍射实验、双缝干涉实验、格点衍射实验等。

（1）单缝衍射实验单缝衍射实验是研究光的衍射现象的最简单的实验方法之一，它可以通过一个狭窄的孔洞使光波扩散成为一个圆形的波前来观察光的衍射现象。

（2）双缝干涉实验双缝干涉实验是研究光的干涉现象的重要实验方法，它可以通过两个狭缝使光波扩散成为一组具有干涉现象的亮暗条纹。

（3）格点衍射实验格点衍射实验是一种研究光的衍射现象的实验方法，它可以通过一个光栅来使光波扩散成为一组具有规律的亮暗条纹。

五、练习题1. 一束波长为500nm的光穿过一个宽度为0.3mm的单缝后，经过距离1m的观察屏时，其衍射图样的第五个主极大的位置距离中心线的距离是多少？参考答案：0.30mm2. 光通过一组双缝（缝距为0.1mm，缝宽为0.05mm），在距离屏幕40cm处出现了一组亮暗条纹。

光学中的衍射现象及其应用研究光学作为物理学中的一个重要分支，研究光的传播和现象。

其中，衍射现象是光学中一个重要的现象，并在实际应用中具有广泛的应用。

本文将探讨光学中的衍射现象及其应用研究。

一、衍射现象衍射是指光线遇到障碍物或通过小孔时发生的现象。

光线通过障碍物或小孔后，将出现弯曲、分散的现象，形成光斑。

根据衍射产生的光斑形状和分布特点，可以推测出物体的形状和结构。

1. 衍射模型根据波动理论，光被认为是一种电磁波，具有波粒二象性。

当光通过障碍物或小孔时，波的传播会受到限制，导致波前出现扭曲，使得光的传播方向改变并形成光斑。

2. 衍射的物理原理衍射现象的产生与光的波长、障碍物或小孔的尺寸以及光的传播环境有关。

当光的波长接近或大于障碍物或小孔的尺寸时，衍射现象明显；当波长远小于障碍物或小孔的尺寸时，衍射现象较弱。

二、衍射现象的应用研究衍射现象在光学实验和技术应用中被广泛研究和应用。

1. 衍射实验通过衍射实验，可以研究和验证光的波动性质。

例如，Young双缝实验利用双缝间的衍射现象，直观地展示了光的干涉现象，为光的波动理论提供了有力的实验证据。

2. 衍射光栅光栅是一种具有周期性结构的装置，通过光的多次衍射现象可以产生多个暗纹和亮纹的光斑。

光栅广泛应用于光谱分析、光学显微镜等领域。

例如，在光谱分析中，通过光栅的衍射作用将光分散成不同波长的光谱线，便于进行物质成分分析。

3. 衍射应用于天文学天文学中，通过望远镜观测远处星体时，光线经过大气层的干扰会产生衍射现象。

这种衍射现象会造成星体的光斑扭曲和分散，影响观测结果。

因此，天文学家利用衍射理论研究大气层对光线的影响，并通过衍射校正技术提高天文观测的精度。

4. 衍射在成像技术中的应用衍射现象在成像技术中具有重要意义。

例如，电子显微镜借助于电子的波动特性和衍射现象，可以对微观物体进行高分辨率成像。

另外，X射线衍射技术也是研究晶体结构和材料性质的重要手段。

综上所述，光学中的衍射现象是光的波动性质的重要体现，在实际应用中具有广泛的研究和应用。

高中物理光的衍射知识点复习光学衍射现象是光在传播过程中出现的一种波动状态。

这部分内容在《光学》中比较抽象，学生学习起来比较困难。

下面店铺给大家带来高中物理光的衍射知识点，希望对你有帮助。

高中物理光的衍射知识点(1)光的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。

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。

(2)衍射现象的特点：①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。

②若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。

理论上表明光孔横向线度与衍射发散角Δ之间存在反比关系。

(3)产生条件由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，所以当光射向一个针孔、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。

(3)衍射图样①单缝衍射：中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同.白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光.②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环.③泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。

(4)衍射应用光的衍射决定光学仪器的分辨本领。

气体或液体中的大量悬浮粒子对光的散射，衍射也起重要的作用。

在现代光学乃至现代物理学和科学技术中，光的衍射得到了越来越广泛的应用。

衍射应用大致可以概括为以下四个方面：①衍射用于光谱分析。

如衍射光栅光谱仪。

②衍射用于结构分析。

衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，故而利用图样分析结构，如X射线结构学。

③衍射成像。

在相干光成像系统中，引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。

光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领。

④衍射再现波阵面。

这是全息术原理中的重要一步。

物理光学光的衍射与衍射的现象光的衍射是指光线通过一个孔或者绕过一个物体后，经过一定的传播距离后，出现明暗交替的现象。

这种现象是由于光的波动性导致的。

本文将介绍光的衍射的原理、衍射的现象以及一些典型的衍射实验。

一、光的衍射原理衍射现象是由于光的波动性而产生的，根据赛涅尔衍射原理，当光线通过一个孔或者绕过一个物体时，波前会发生弯曲，从而产生了衍射。

根据惠更斯-菲涅尔原理，任何一个波前上的每一个点都可以看成是次波的发射源，通过各个波源发射出来的次波在波前上相互叠加形成新的波前。

光的衍射与光的波长有关，波长越小，衍射现象越明显。

此外，衍射还与衍射孔的尺寸有关，如果衍射孔的尺寸小于光的波长，衍射现象也会比较明显。

二、光的衍射现象1. 单缝衍射当光通过一个细缝时，光线会向前方呈圆形扩散，并形成一系列明暗的交替带。

这种现象被称为单缝衍射。

单缝衍射的衍射角度与光的波长和衍射孔的尺寸有关。

一般情况下，衍射角度越大，衍射强度越弱，衍射带的亮度也会减弱。

2. 双缝干涉双缝干涉是指光线通过两个并排的细缝后，形成一系列明暗的条纹。

这些条纹是由光的干涉现象导致的。

双缝干涉的条纹间距与衍射角度有关，当衍射角度小于一定范围时，条纹间距较大；而当衍射角度超过一定范围时，条纹间距变小。

3. 衍射光栅光栅是由一系列平行而等间距的缝或透明光栅构成的，当光通过光栅后，会形成一系列具有规则间距的亮暗条纹。

光栅的条纹间距与光的波长和光栅的缝尺寸有关，通过调节光栅的缝宽和缝距可以改变衍射带的间距和亮度。

三、典型的光的衍射实验1. 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是一个经典的衍射实验，在实验中，光线通过两个并排的细缝后，实验者可以观察到一系列明暗的条纹。

这个实验验证了光的波动性以及光的干涉现象，同时也揭示了光的波动性与粒子性的共存。

2. 单缝衍射实验单缝衍射实验是利用一个细缝来观察光的衍射现象，实验者可以通过调节缝的尺寸和光源的波长来观察不同条件下的衍射带。

一.填空题1.1 波面是指波在传播时（同位相 ）点的集合，这些点的轨迹是一个（等相面）面。

1.2 惠更斯原理是指：任何时刻波面上的每一点都作为（次波）的波源,各自发出（球面）次波,在以后的任何时刻,所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的（新波面）。

1.3 惠更斯引入（子波 ）的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用（子波干涉 ）的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯－菲涅耳原理。

1.4 爱里班的半角宽度是（Dλ=θ∆22.1 ）。

1.5 一远处点光源的光照射在小圆孔上,并通过圆孔后紧靠孔的会聚透镜,在透镜焦面上,将不是出现光源的几何象点,而是一个衍射斑,衍射斑对小孔中心展开的角大小与（入射光波长）成正比，与（ 圆孔直径（或半径） ）成反比。

1.6 光栅衍射强度分布受到（ 单缝衍射 ）和（缝间干涉 ）的共同作用。

1.7 光栅衍射图样是（单缝衍射 ）和（ 缝间干涉 ）的总效果。

1.8 光栅衍射中，光栅常数为d ，缝数为N ，相邻两个主最大之间有(N-1 )个最小和（ N-2 ）个次极大。

1.9 通过衍射光栅观察到的衍射花样，主最大的位置与缝数N （无关）；但他们的宽度随N的增大而（ 减小 ），其强度正比于（ N 2 ），而相邻主最大之间有（ N-1 ）条暗纹和（ N-2 ）个次极大。

1.10 光栅方程为（λ=θk sin d 或者λ=α±θk d sin sin d ）。

1.11 平行单色光垂直入射在缝宽为a=0.15 mm 的单缝上，缝后有焦距为f=400 mm 的凸透镜，在其焦平面上放置观察屏幕，现测得屏幕上中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为8 mm ，则入射光的波长为λ=（ 500nm ）。

1.12 一毫米内有500条刻痕的平面透射光栅， 用平行钠光束（λ=589nm ）与光栅平面法线成30˚角入射，在屏幕上最多能看到第（ 5 ）级光谱。

1.13 若在某单色光的光栅光谱中第三级谱线是缺级，则光栅常数与缝宽之比（a+b ）/a 的各种可能的数值为（ 3 ）1.14 在透光缝数为N 的平面光栅的衍射实验中,中央主极大的光强是单缝衍射中央主极大光强的（N 2 ）倍,通过N 个缝的总能量是通过单缝的总能量的（ N ）倍。

衍射的概念
衍射是物理学中的一个重要概念，它是指光线经过一个障碍物或者
通过一个狭缝时，会发生弯曲和扩散的现象。

衍射现象的产生是由于
光的波动性质所引起的，它是光学中的基本现象之一，也是许多实际
应用中不可避免的现象。

按照衍射的类型，可以将其分为菲涅尔衍射、菲涅尔-柯西衍射、菲涅
尔-富兰克衍射、菲涅尔-基尔霍夫衍射等几种类型。

菲涅尔衍射是指光线通过一个狭缝时，光的波前会发生弯曲和扩散的
现象。

这种衍射现象在望远镜、显微镜等光学仪器中都有广泛的应用。

菲涅尔-柯西衍射是指光线通过一个圆形孔时，光的波前会发生弯曲和
扩散的现象。

这种衍射现象在光学仪器中也有广泛的应用，例如在显
微镜中，可以通过调整圆形孔的大小和位置，来控制光的弯曲和扩散
程度，从而获得更清晰的图像。

菲涅尔-富兰克衍射是指光线通过一个光栅时，光的波前会发生弯曲和
扩散的现象。

这种衍射现象在光学仪器中也有广泛的应用，例如在光
谱仪中，可以通过光栅的设计和制造，来分离出不同波长的光线，从
而获得物质的光谱信息。

菲涅尔-基尔霍夫衍射是指光线通过一个透镜时，光的波前会发生弯曲
和扩散的现象。

这种衍射现象在光学仪器中也有广泛的应用，例如在
望远镜中，可以通过透镜的设计和制造，来聚焦光线，从而获得更清晰的图像。

总之，衍射是光学中的一个基本现象，它在许多实际应用中都有广泛的应用。

通过对不同类型的衍射现象的研究和应用，可以为人类的科学研究和生产生活带来更多的便利和发展。