光的衍射现象

2. 实验结果 如何解释这些实验规律？
E
L1
L2
S
a
平行单缝的明暗相间直条纹， 条纹关于中央明条纹对称分布， 中央明条纹宽而且亮，其它明条纹窄而且亮度弱。
3. 定性解释
E
L2
L1
a
a●
S
●
因为S 放在L1 的焦点处， S 发出的光经L1后出射平行透镜光轴的平行光， 当平行光到达狭缝面时， 单缝面为单色平行光波阵面的一部分——单缝波阵面
考虑衍射角为θ 的平行光束
过B 作平行光束的垂线，交A 发出的光线于C 点， 然后作平行BC且垂直平行光束的一系列平行平面， 平行平面间的距离等于λ/2，显然对于衍射角为θ 的平行光束， 这些平面是平行光的波面，相邻平面的点的光程差为λ/2
E
B
aC

A

2
●P
a
●
●
●
●
●
●
●
●
●
半波带 半波带 半波带
另外，单缝波阵面AB 被这些平行平面分成许多等宽的条带，
相邻条带上对应点发出的光在P点的光程差为λ/2 （半个波长）
相邻两波带发出的子波相位差为
相邻两条带发出的光在P点相干叠加时将相互抵消 这样的条带称为半波带， 利用这样的半波带分析衍射图样的方法叫半波带法。
E
B
aC

A

2
●P
a
●
●
●
●
●
●
将单缝波阵面沿缝长方向划分为N个窄条面元， 每一个窄条面元可视为线光源，发出柱面光波
3. 定性解释
E
L2
L1
a
a●
S
●

光的衍射现象：由于光波通过透镜时，该透镜各部分折射到像平面上的像点和其周围区域的光波发生干涉作用而产生。

瑞利判据：点光源由光的衍射理论可以导出埃利（Airy 〕斑半径Rd 的表达式为：式中：λ——点光源发出的光的波长；n ——为透镜物方介质的折射率；α——透镜的孔径半角，即透镜所能容纳的来自物上某点的最大光锥的半顶角；n sin α——称为数值孔径；M ——为透镜像的放大倍数。

由上式可以看出埃利斑半径与照明光源的波长成正比，而与透镜的数值孔径成反比。

电子透镜的像差：电子透镜的聚焦成像问题是有条件的，即假定：① 电子运动的轨迹满足旁轴条件；② 电子运动的速度（决定了电子的波长）是完全相同的；③ 形成透镜的电磁场具有理想的轴对称性，等等。

但是，实际的电子透镜在成像时，并不能完全满足这些条件，这种实际情况与理想条件的偏离，造成了电子透镜的各种像差。

像差的存在影响图像的消晰度和真实性，决定了透镜只具有一定的分辨率，从而限制了电子显微镜的分辨率。

热分析的特点：⏹ 测量温度范围很宽；⏹ 可使用不同的温度程序；⏹ 对样品的物理形态无特殊要求；⏹ 所需要的样品量极少；⏹ 测量气氛可以控制；⏹ 完成实验的时间范围很宽；⏹ 获取的信息多样化；热分析的应用领域⏹ 金属材料⏹ 地质、矿物、冶金；⏹ 无机化合物、络合物；⏹ 有机化合物⏹ 聚合物材料⏹ 生物材料⏹ 热分析技术的缺陷热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况，解释曲线常常比较困难，特别是对多组分试样的热分析曲线尤其困难。

目前，解释曲线最现实的办法就是把热分析与其它仪器串接联用，使用气相色谱、质谱、红外光谱、X 光衍射等分析仪器对逸出气体和固体残留物进行在线的或离线的分析，从而帮助推断机理或结构。

热分析在聚合物研究中的应用M n R d αλsin 61.0=⏹玻璃化转变和各种次级转变；⏹结晶与熔融——结晶度和结晶动力学参数；⏹聚合物热分解、裂解、热氧降解；⏹聚合反应动力学和固化交联动力学；⏹聚合物吸水性和脱水性研究；⏹未知聚合物的鉴定；⏹共聚物和共混物的组成；⏹共混相容性、共混形态及相互作用；DTA曲线的几何要素①零线：理想状态ΔT=0的线；②基线：实际条件下试样无热效应时的曲线部份；③吸热峰：T S＜T R，ΔT＜0时的曲线部份；④放热峰：T S＞T R ，ΔT＞0时的曲线部份；⑤起始温度（T i）：热效应发生时曲线开始偏离基线的温度；⑥终止温度（T f）：曲线开始回到基线的温度；⑦峰顶温度（T p）：吸、放热峰的峰形顶部的温度，该点瞬间d（ΔT）/dt=0；⑧峰高：是指内插基线与峰顶之间的距离；⑨峰面积：是指峰形与内插基线所围面积；⑩外推起始点：是指峰的起始边钭率最大处所作切线与外推基线的交点，其对应的温度称为外推起始温度（T eo）；根据ICTA共同试样的测定结果，以外推起始温度（T eo）最为接近热力学平衡温度。

光的衍射现象光的衍射是光经过一个障碍物或绕过物体时发生的一种现象。

在具体的观察中，光的波动性会导致光线的传播方向发生偏离和扩散，形成光的衍射现象。

本文将从光的波动性、衍射定律和衍射的应用三个方面介绍光的衍射现象。

一、光的波动性光既具有粒子性又具有波动性，这是物质的基本属性。

在描述光的特性时，我们通常使用光波或电磁波的概念。

光波具有波长和频率，不同的波长对应不同的颜色。

当光波遇到物体边缘或光的传播路径上存在较小的孔洞时，就会出现光的衍射现象。

二、衍射定律1. 惠更斯-菲涅尔原理惠更斯-菲涅尔原理是衍射定律的基础，该原理认为光波传播过程中，每个点都可以看作是新的次波源，并沿着同样的传播方向发出次波。

通过不同次波的叠加形成衍射波前。

2. 衍射定律衍射定律是描述光的衍射现象的基本规律。

根据衍射定律，光束通过一个孔径或遇到一个障碍物时，会以波纹的形式传播，形成亮暗相间的衍射图样。

衍射图样的形状和大小取决于光的波长、孔径尺寸和障碍物的形状。

三、衍射的应用1. 衍射在物理学中的应用衍射在物理学中有广泛的应用，例如衍射可以用来测量光的波长，通过测量衍射斑的大小和角度，可以间接测量光波的波长。

此外，衍射还可以用来研究光的偏振性质、干涉现象等。

2. 衍射在衍射光栅中的应用光栅是由许多平行缝或凹槽组成的光学元件，它可以将光束分成多个独立的光波，形成亮度交替的衍射波前。

根据不同的光栅结构和参数，可以实现光的分光、波长选择和频率测量等应用。

3. 衍射在摄影和光学仪器中的应用衍射现象在摄影和光学仪器中也有一些重要的应用。

例如，衍射可以用来遮蔽某些光线，提高图片的清晰度和对比度；衍射还可以用来设计衍射镜头和护目镜，改善镜头的成像质量和减少眩光。

总结：光的衍射现象是光的波动性在通过孔洞或绕过物体时产生的一种现象。

衍射定律通过描述波纹的传播和叠加，揭示了光的衍射特性。

光的衍射不仅在物理学中有着广泛的应用，还在衍射光栅、摄影和光学仪器等领域发挥着重要的作用。

请大家解释“隔墙有耳”这句 话的物理含义。 水波、声波都会发现衍射现象。那 么，光也会产生衍射现象吗？
实验
S
一、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方
向而绕过障碍物到达阴影区域的现
象。
1.单缝衍射
1.单缝衍射
单色光的衍射图样:衍射条纹宽度
不等,中间亮纹最宽、最亮，两边是对
长相比甚至比光的波长还要小的时 候衍射现象就十分明显，出现明显
的衍射现象。
衍射现象
探究：干涉和衍射图样有何区别？
三.光的干涉和衍射图样的区别:
双缝干涉图样特点： 明暗相间、等宽度等亮度 单缝衍射图样特点： 明暗相间、不等宽度不等亮度
衍射光栅
• 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
称的明暗相间条纹，亮条纹亮度向两 边逐渐减弱。
白光单缝衍射条纹：中间是白色 的，两边是逐渐减弱的彩色条纹。
单缝衍射规律
A、波长一定时，单缝窄的中央 条纹宽，各条纹间距大．
B、单缝不变时，光波长长 的（红光）中央亮纹越宽， 条纹间隔越大． C、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．
2．用黄色光照射不透明的圆板时在 圆板的背影中恰能观察到黄色光斑， 若分别用红色光,绿色光和紫色光照射．紫色光 D．三种色光都能
小结 一、光的衍射现象： 1、单缝衍射 2、小孔衍射 3、泊松亮斑 二、光发生明显衍射的条件 三、光的干涉和衍射图样的区别 四、衍射光栅
(a) N=1 (b)N=2 (c) N=3 (d)N=4
四、衍射光栅： 1、构成：由许多等宽的狭缝等距 离地排列起来形成的光学元件。 2、实验结论：增加狭缝的个数， 衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 3、分类：透射光栅和反射光栅。

光的衍射现象解析光的衍射现象是光波传播过程中的一种特殊现象，它是由光波和物体之间的相互作用引起的。

在本文中，我们将对光的衍射现象进行深入解析，并探讨其背后的原理和应用。

一、光的衍射现象的定义与特点光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过较小的孔时，光波的传播方向发生改变，产生出弯曲的现象。

光的衍射具有以下几个特点：1. 衍射是波动性的表现：光的衍射现象可以用波动理论来解释，它体现了光具有波粒二象性的特性。

2. 衍射是波阵面传播过程中的面聚焦和发散：当光线通过一个窄缝或孔洞时，它会以波阵面为单位进行传播，并在窄缝或孔洞附近聚焦和发散。

3. 衍射现象在边缘处产生明暗条纹：在光的衍射中，会在边缘产生明暗相间的条纹，这种现象被称为衍射条纹，是光的干涉与衍射的结果。

二、光的衍射现象的原理光的衍射现象可以通过菲涅尔衍射原理或惠更斯-菲涅尔原理来解释。

1. 菲涅尔衍射原理：菲涅尔衍射原理是基于波阵面传播的法则，它认为光波的传播可以用一系列的波阵面来描述。

当光波通过物体的边缘或孔洞时，波阵面将以圆形或球面波的形式传播，引起光的弯曲和衍射现象。

2. 惠更斯-菲涅尔原理：惠更斯-菲涅尔原理是在波动光学中广泛应用的一条原理，它认为光波的每个点都可以作为次波源，次波源发出的球面波与其他次波源发出的波进行干涉，最终形成观察者所看到的光的衍射图样。

三、光的衍射现象的应用光的衍射现象在实际应用中有着广泛的应用。

1. 衍射光栅：光栅是一种经过特殊制备的平行刻痕系统，它利用光的衍射现象来分析光谱成分，广泛应用于光谱测量、光谱仪器等领域。

2. 激光干涉：光的衍射现象可以与光的干涉现象相结合，形成激光干涉现象。

这种现象被广泛应用于激光测量、光学干涉仪等领域。

3. 光学显微镜：光学显微镜利用光的衍射现象来观察样本的结构和细节。

通过光的衍射，可以放大样本的图像，并观察到微观结构。

4. 光学望远镜：光的衍射现象也应用于光学望远镜中，通过调节光的衍射现象，可以改变光的聚焦和成像效果，实现观测远距离物体的目的。

S1 S S1 S
O L θ f1 A O θ f2
S’ S1’ S’ S1’
2、瑞利判据：当一个物点的爱里斑中心恰好在另 一个物点的爱里斑边缘时，则恰能分辨两个物点。
恰 能 分 辨
能 分 辨
不 能 分 辨
φ δ
最小分辨角 δϕ = θ 0 ≈ 1.22
提高光学仪器分辨率的途径： D （1）增大通光孔径 1 1 D = 分辨率 R = （2）使用短波长光源
可将缝分成四个半波带，两相邻半波 带的衍射光相消，p点形成暗纹。
λ/2
5.明、暗条纹条件
a sin ϕ = ±2k
λ
2 λ
2
a sin ϕ = ±(2k + 1)
明、暗纹在接收屏上的位置
k = 1,2 L
暗纹中心 明纹中心 暗纹中心 明纹中心
x = ± kλ ⋅ f / a
x = ± ( 2k + 1)λ ⋅ f / 2a a sin ϕ
1.22 1.342 10
5 (rad)
2.349 10 1
3 (mm)
425.8 (mm 1 )
例：在单缝衍射实验中，波长为λ的单色光的第三级亮纹与 λ′=630nm的单色光的第二级亮条纹恰好重合，试计算λ的数值。 波长为λ的单色光的第三级亮纹处对 应的衍射光可将狭缝分为2×3+1=7个 半波带，即 A a B k′=2 θ
2
λ=450nm
例.在单缝夫琅和费衍射实验中，垂直入射的光有两种波中波 长 λ1=400nm ， λ 2 =760nm.已知单缝宽度a=1.0×10-2cm透镜 焦距 f =50 cm，求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离。 解：由单缝衍射明纹公式：
2 λ2 = 3λ2 a sin ϕ 2 = (2 k + 1 ) 2 2 由于 sin ϕ1 ≈ tg ϕ1 , 所以 x 1

什么是光的衍射光的衍射是一种光线在通过物体边缘或孔隙时发生偏折和扩散的现象。

它是光学中的基本现象之一，具有重要的科学和应用价值。

光的衍射现象在自然界和人类生活中随处可见，如彩虹、干涉条纹和人眼的成像等。

现在让我们来深入了解光的衍射，并探讨其原理和应用。

一、光的衍射原理光的衍射现象是由于光是一种波动现象而产生的。

根据波动理论，当光波碰到一些遮挡物、边缘或孔隙时，波面会发生变化，导致光线的传播方向发生偏转。

这种波动的现象称为光的衍射。

光的衍射现象发生的重要条件是，衍射物的尺寸与光的波长相当或者更小。

二、光的衍射类型光的衍射可分为两种类型：菲涅尔衍射和菲拉格朗日衍射。

1. 菲涅尔衍射：菲涅尔衍射是指当光线通过一个有规则的缝隙或遮挡物时产生的衍射现象。

在菲涅尔衍射中，光线从波的超前部分和滞后部分发出，形成交替的亮暗带。

这种衍射现象常见于天空的颜色变化、水面波纹和薄膜的彩虹等。

2. 菲拉格朗日衍射：菲拉格朗日衍射是指当光线通过一个孔隙或物体边缘时产生的衍射现象。

在菲拉格朗日衍射中，光线从边缘扩散并发生干涉，形成明暗交替的条纹。

这种衍射现象常见于干涉仪、衍射光栅和光学显微镜等。

三、光的衍射应用光的衍射在科学研究和实际应用领域有广泛的应用价值。

1. 衍射光栅：光的衍射光栅是一种利用光的衍射现象制造的光学元件。

它由许多平行的刻线组成，当光线通过光栅时会发生衍射效应，产生一系列干涉条纹。

衍射光栅广泛应用于光谱分析、激光器、干涉仪和光学通信等领域。

2. 显微镜：光学显微镜利用光的衍射原理来观察微小物体。

当被观察的物体放置在显微镜下时，光线通过物体的边缘或孔隙发生衍射，使得物体的细节可见。

光学显微镜在生物学、医学、材料科学和纳米技术等领域中得到广泛应用。

3. 激光干涉：激光干涉是利用光的衍射和干涉现象来测量物体表面形貌和薄膜厚度的一种方法。

通过利用激光束的波动特性，可以通过测量衍射和干涉条纹的形状和间距来获取物体的形貌信息。

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？

k1bsin
2
b213000A &
对于 , k1是明纹
则 bsin（2k1）
2
b s in 3 0 0 3， 4 3 3 （ 0A & )是 紫 光
2
.
例1：如图，波长为
的单色平行光垂直照 A
射单缝，若由单缝边
缘发出的光波到达屏
上P、Q、R三点的光
o
程差分别为2、2.5
P
3.5 ，比较P、Q、 R B
.
离得远 可分辨
瑞利判据 刚能分辨
离得太近 不能分辨 小孔（直径D）对两个靠近的遥远的点光源的分辨
.
S1
D
*
0
*
I
S2
最小分辨角
分辨本领
1
1.22 D
R 1 D
1.22
.
D
R
望远镜： 不可选择，可D R
▲ 世界上最大的光学望远镜： D=8m
建在了夏威夷山顶。 ▲世界上最大的射电望远镜：
f
Q
三点的亮度。
R
解题思路：2＝22 第二级暗纹
2.5(221)
2
第二级明纹
2
3.5(231) 第三级明纹
2.
例：在单缝夫朗和费衍射实验中，屏上第3级暗纹 对应的单缝处波面可划分为——6 —个半波带？若 将缝宽缩小一半，原来第3级暗纹处将是明——纹。
例：波长为600nm的单色平行光，垂直入射 到缝宽为b=0.60mm的单缝上，缝后有一焦 距f=60cm的透镜。在透镜焦平面上观察衍射 图样. 则中央明纹宽度为—1— .2m—m。两个第3级暗纹之 间的距离为—3.6—m—m 。
sb
显 示
几何

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
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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。

S
观察比较方便，但定量计算却很复杂（需完成复杂 的Fresnel积分）。
2.Fraunhofer衍射（远场衍射）
光源和光屏到障碍物或孔隙的距离可以认为是无限远 的，即实际上使用的是平行光束。比Fresnel衍射更重 要。
L2
L1பைடு நூலகம்
S
o
Fraunhofer衍射可通过使用简单实用的方法——半波带 法得到重要而近似准确的结果。
a
a
2
U ( ) C eikr dx
a
2
C eikxsin dx
a
C
eikx sin
ik sin
x a
|2
x a 2
2
2
C
1
ika sin
ika sin
[e 2 e 2 ]
ik sin
C 1 2i sin( ka sin )
ik sin
2
2C
sin(
ka
sin
2
)
ac
sin
k sin
d
在光孔和接收范围满足傍轴条件情况下， 0 0，
r r0 （场点到光孔中心的距离）
U (P) i U 0(Q)eikrd
r0 (0 )
三、衍射现象的分类
分类的标准——按光源和考察点（光屏）到障 碍物距离的不同进行分类。
1 Fresnel衍射（近场衍射）
障碍物（孔隙）距光源和光屏的距离都是有限的，或 其中之一是有限的。
A
(b) n为偶数
半波带法中的振动矢量图
A(P0 )
1 2
[ A1
(1)n1
An
]
讨论：1）自由传播情形，整个波前裸露
f (n ) 0,从而An 0

0
λ 2λ 3λ
( a + b ) sin
光栅中狭缝条数越多( 越大),明纹越细 越大),明纹越细. 光栅中狭缝条数越多(N越大),明纹越细
(a)1条缝 条缝 (d)5条缝 条缝
(b)2条缝 条缝
(e)6条缝 条缝
(c)3条缝 条缝
(f)20条缝 条缝
光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远. 光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远.
L
P
Q
o
f
a
a+b
光栅常数
a ：透光部分的宽度
b
b：不透光部分的宽度 ：
( a + b ) sin
的数量级约为： 光栅常数 d 的数量级约为：10 5 ~ 10 6 m 内有5000条刻痕则光栅常数为： 条刻痕则光栅常数为： 例：光栅1cm内有 光栅 内有 条刻痕则光栅常数为
1 1 × 10 2 d =a+b= = = 2 × 10 6 m N 5000
夫 琅 禾 费 单
B
C
R
a
A
衍射角θ
L
f
P
Q
o
a sinθ
（衍射角： θ 向上为正，向下为负） 衍射角： 向上为正，向下为负）
菲涅耳半波带法 BC = a sinθ = m
λ
2
一. 半波带法
A
R
θ
L
P
a
B
缝长
A
A 1
C
Q
a sin θ = ± 2 k
λ
2
B
R
o
L
λ/2
θ
P
a
A
B
A
A 1

2 16 m a
f
x1 x2 x1 8m
§4.3. 光学仪器的分辨本领
1、透镜的分辩本领 几何光学 波动光学 物点 物点
一一对应
像点
像斑
相对光强曲线
一一对应
2、圆孔的夫琅禾费衍射 L 衍射屏

中央亮斑 (爱里斑)
孔径为D
f
经圆孔衍射后,一个点光源对应一个爱里斑
爱里斑
半角宽度：

0 0 x 0 波动光学退化到几何光学。
几何光学是波动光学在/a0时的极限情形!!! (3) 缝位置变化不影响条纹位置分布 强调：干涉与衍射的区别： 干涉是有限多个（分立的）光波的相干叠加； 衍射是波阵面上（连续的）无穷多子波发出的光波的相干叠加。
总结： 中央明纹中心 a sin 0 a sin 2k k 干涉相消（暗纹） 2 k个半波带
x0 2 ftg1 2 f a

16cm
一级明纹宽度是中央明纹宽度的一半即8cm。
另解： 一级暗纹在屏上的位置坐标为
x1 ftg1 f sin 1 f
二级暗纹满足 a sin θ 2

2λ x2 ftg 2 f sin 2
f 8m a 5
d 120 cm
眼睛的最小分辨角为
1.22
D 5.0 mm
D
550 nm
取
d S
Dd 5.0 103 1.20 3 S 8 . 94 10 m 9 1.22 1.22 550 10 d

观察者 S
s1 * s 2*

f
d
2
d 2 1.22 f D

光的衍射现象
在日常生活中，我们经常能够观察到光的衍射现象。

所谓衍射，是指光波在通过物体边缘或开口处时发生的弯曲和扩散现象。

这一现象的发生与光的波动性密切相关，光被看作是一种横波，而非直线传播的粒子。

衍射的基本原理
衍射现象的基本原理可以通过光波的波动模型很好地解释。

当光波传播到一个边缘或开口时，波前会受到干扰，导致波的传播方向发生改变。

这种干涉现象会使得光波在边缘或开口处产生弯曲和扩散，形成衍射图案。

衍射的特征
光的衍射现象具有一些独特的特征，可通过实验进行观察和验证。

衍射通常会导致光的波长变化，使得原本直线传播的光线形成曲线或环形的衍射图案。

另外，衍射还会导致光的亮度发生变化，产生亮暗条纹等视觉效果。

衍射的应用
光的衍射现象不仅是一种有趣的物理现象，还具有广泛的应用价值。

例如，在光学仪器中，衍射可以用来调节和改变光的传播方向，实现光束的聚焦或分散。

另外，衍射还被广泛应用于激光技术、光学信息处理等领域。

结语
总而言之，光的衍射现象是光波传播过程中的一种重要现象，它揭示了光的波动性质并具有实际的应用意义。

通过深入了解和研究光的衍射现象，我们可以更好地利用光的波动特性，拓展光学领域的应用前景。

愿你在探索光的奥秘的道路上，发现更多有趣的现象和应用！
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光的衍射现象光是一种既有粒子性又有波动性的电磁辐射。

在通过狭缝或障碍物时，光波会产生一种称为衍射的现象。

衍射是光波在通过物体边缘或狭缝时发生的偏折和扩散。

这一现象在光学研究中具有重要的意义，对于认识光的性质和光学仪器的应用有着重要的影响。

衍射现象的最早观察可以追溯到17世纪。

当时，英国物理学家赫胥黎首次观察到太阳光通过狭缝后产生的光斑。

这一观察结果引起了科学家们的极大兴趣，因为传统的光学理论难以解释这一现象。

经过进一步的研究，科学家们逐渐揭示了光的衍射现象的原理和规律。

在描述光的衍射现象时，我们可以使用一些基本概念和公式。

首先，我们需要了解光波的波长和狭缝或障碍物的尺寸之间的比较。

如果狭缝的尺寸远大于波长，那么光波的传播可以近似看作是直线传播。

此时，衍射现象可以忽略不计。

然而，如果狭缝的尺寸与波长相当或远小于波长，那么光波会在狭缝周围发生弯曲和扩散，产生非常明显的衍射现象。

其次，我们需要了解光波的相位差和干涉现象之间的关系。

干涉是指两个或多个光波的叠加和相互作用。

当光波的相位差为整数倍的波长时，会产生干涉增强的区域，而当相位差为奇数倍的波长时，会产生干涉减弱的区域。

在光的衍射现象中，光波通过狭缝或障碍物后会发生相位差，这种差异会导致光波在空间中产生干涉。

光的衍射现象有不同的类型，包括单缝衍射、双缝衍射和光栅衍射等。

在单缝衍射中，通过一个狭缝的光波在传播过程中会发生扩散，形成中央亮斑和一系列交替的暗条纹。

这一现象可以用夫琅禾费衍射公式来描述。

双缝衍射是一个更为复杂的现象，当两个相距较近的狭缝中通过光波时，会产生一系列交替的亮暗条纹，这称为干涉条纹。

而光栅衍射则是通过一系列周期性排列的狭缝或透镜来实现的，通过光栅的光波单缝会产生多个衍射光束，形成一系列亮暗相间的条纹。

光的衍射现象在科学研究和工程应用中有着广泛的应用。

例如，在天文学中，光的衍射现象可以用来研究星体的结构和性质。

在显微镜中，光的衍射现象可以被用来观察微小物体的细节。

光的衍射现象光的衍射是一种光学现象，当光通过狭缝或者物体边缘时会发生弯曲和变化。

这种现象的发现对光学的发展产生了重要影响，并且在日常生活中也有着广泛的应用。

本文将对光的衍射现象进行探究，从衍射的原理、应用以及进一步研究的方向进行论述。

一、衍射的原理光的衍射现象是由光的波动性质所引起的。

根据赫兹的波动理论，光是一种电磁波，具有波长、频率和振幅等基本特征。

当光通过一个狭缝或者物体边缘时，波前会发生弯曲，从而导致光的方向发生变化。

光的衍射可以用惠更斯-菲涅尔原理来解释。

该原理认为，每个点上的波前可视为无限多个波源的球面波在该点的相干叠加。

当光通过一个小孔或者孔径较小的物体时，波前通过不同的路径到达屏幕上，形成交叠和干涉现象。

这种干涉使得光在屏幕上出现亮暗相间、彩色的衍射图案。

二、光的衍射应用1. 衍射光栅：光的衍射现象在光栅中得到了广泛应用。

光栅是一种带有周期性结构的物体，具有多个狭缝或者孔径。

当光通过光栅时，会发生衍射现象。

根据不同的衍射条件，光栅可以将入射光分散为不同的衍射线，这为光谱学研究和光学仪器的开发提供了基础。

2. 衍射成像：光的衍射也可以用于成像。

衍射成像利用光的衍射效应，通过特定的物体结构或者衍射光学元件，实现对物体的成像。

例如，透射光栅和反射光栅可以分别用于光谱成像和光学信息的编码与解码。

3. 衍射仪器：光的衍射现象在许多光学仪器中得到了应用，如干涉仪、衍射仪等。

这些仪器利用光的衍射特性，实现对光的操控、分析和测量。

通过衍射仪器，人们可以进一步研究光的波动性质以及物质的结构和性质。

三、光的衍射研究的发展方向随着科学技术的发展，人们对光的衍射现象的研究也在不断深入。

目前，有三个主要的研究方向：衍射理论的精确计算、新型衍射材料和器件的开发以及超分辨率成像技术的研究。

1. 衍射理论的精确计算：当前的衍射理论仍存在一些简化和近似，对于某些复杂系统的衍射计算精度还有待提高。

进一步的研究将致力于建立更加准确的衍射理论，为衍射现象的分析和应用提供更强的理论支持。

缺级时θ同时满足： d sin k
a sin k
缺级的级数为：
k k' d a
缝平面 透镜 G L d
P
o
d sin
焦距 f
(k' 1, 2, )
例如d / a =4时，缺级的级数为k=±4,±8，·。 · ·
五、平行光斜入射到透射光栅上
a sin (2k 1)
三、光栅衍射条纹的形成
光栅的衍射图样是每条缝的单缝衍射效应 与缝间光束的干涉效应相互叠加的结果。
下面讨论多光束干涉：
1. 光强主极大条件 在衍射角为θ时， 若相邻 两缝发出的光束间的相位差为 2π 的整数倍，则 N 束光在 P 点干涉加强，合振动的振幅最 大，产生明纹。
缝平面 透镜 G L d
k (a b) 6000 10 6000 10
9 10

因此

10
则呈现的全部级数为：0,±1, ± 2, ± 3, ± 5, ± 6, ± 7 , ± 9.
§16-4 夫琅和费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 一、圆孔衍射
sin1 0.61

r
1.22

D
衍射屏
K=1时，λ K=2时，λ K=3时，λ K=4时，λ
1=10000
10
7
3 10
4

A
• • • •
Å； 2=6000 Å 符合题意； 3=4286 Å 符合题意； 4=3333 Å。
（2）可分成的波带数： • K=2时，N=（2K+1）= 5 • K=3时，N=7
[例]：在单缝夫琅和费衍射实验中，垂直入射的光有