大学物理-光的衍射 ppt课件

1、光的干涉、光的衍射、光的偏振教案1教学目标 掌握惠更斯-菲涅耳原理；波的干涉、衍射和偏振的特性，了解光弹性效应、电光效应和磁光效应。掌握相位差、光程差的计算，会使用半波带法、矢量法等方法计算薄膜干涉、双缝干涉、圆孔干涉、光栅衍射。掌握光的偏振特性、马吕斯定律和布儒斯特定律，知道起偏、检偏和各种偏振光。教学难点 各种干涉和衍射的物理量的计算。第十三章 光的干涉一、光线、光波、光子在历史上，光学先后被看成“光线” 、 “光波”和“光子” ，它们各自满足一定的规律或方程，比如光线的传输满足费马原理，传统光学仪。

2、主讲教师：刘秀英预习：10.7作业：P132，10-22，10-24,10-5 光栅衍射,中央明纹的半角宽度,其他明纹的角宽度,一、光栅衍射现象,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。,d,透射光栅,a是透光（或反光）部分的宽度,d=a+b 光栅常数,b是不透光(或不反光)部分的宽度,光栅常数,种类：,一）基本概念,（10-510-6 m）,（分光装置）,（即一厘米内刻有1000-10000条狭缝或反射面）,S,二）装置和现象,L1,E,A,条纹特点：亮、细、疏,L2,衍射条纹的形成:,1）各单缝分别同时产生单缝衍射,显然干涉条纹要受到衍射光的影响。,注意：每一个单。

3、光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。,光的衍射,第十一章,一、 光的衍射现象及其分类,11-6 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理,3.电磁波,1.声波,2.水波,现象:,缝较大时，光是直线传播的,4.光的衍射,障碍物的小孔成为新的波源,原波阵面,新波阵面,S1,S2,t 时刻,t+Dt 时刻,uDt,二、惠更斯-费涅耳原理,C-比例常数,K( )-倾斜因子,菲涅耳原理解释了波为什么不向后传的问题,P点的光振动（原理的数学表达）为：,三.衍射的分类,菲涅耳衍射,夫琅禾费衍射,距离为有限远。,距离为无限远。,衍射系统由。

4、光的衍射 光在传播过程中能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象 产生衍射现象的条件 障碍物 衍射物 的线度与波长可相比拟 由于光的波长很小 比日常的物体要大得多 故在一般情况下不易观察到光得衍射现象 一 光的衍射现象 显示屏 遇到障碍物时 光偏离了直线传播而到达几何影内的现象 称为光的衍射现象 当缝宽缩小到一定程度 0 1mm以下 时 光带增宽并出现明暗相间的条纹 一般障碍。

5、缝较大时 光是直线传播的 一 光的衍射现象 10光的衍射 二 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 衍射系统由光源 障碍物 衍射屏 接收屏组成 三 惠更斯 菲涅耳原理 波前上每一面元都可看成是新的子波源 它们发出的次波在空间相遇 空间每一点的振动是所有。

6、4.1 光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理,4.2 单缝的夫琅禾费衍射,4.4 光栅衍射,4.3 光学仪器的分辨本领,4.6 X射线的衍射,第4章 光的衍射,4.5 光栅光谱,4.1 光的衍射和惠更斯菲涅耳原理,一. 光的衍射,1.现象,一般a 103 ,2.定义：,而偏离直线传播的现象叫光的衍射。,光在传播过程中能绕过障碍物的边缘,3.分类：,（1）菲涅耳衍射, 近场衍射,（2）夫琅禾费衍射, 远场衍射,L 和 D中至少有一个是有限值。,L 和 D皆为无限大（也可用透镜实现）。,屏上图形：,孔的投影,夫琅禾费衍射,圆孔的衍射图样：,刀片边缘的衍射,圆屏衍射,（泊松点）,二. 惠更斯菲涅。

7、1,14.1 光的衍射 惠更斯菲涅耳原理 14.2 单缝夫琅禾费衍射 14.3 衍射光栅 14.4 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 14.5 X射线的衍射,第14章 光的衍射,2,衍射也是波动的一个重要特征，它为光的波动说提供了有力的证据.,3,14.1 光的衍射 惠更斯菲涅耳原理,一、光的衍射现象及分类,光在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘继续前进，这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象.,缝较大时，光是直线传播的,缝很小时，衍射现象明显,4,衍射的分类,(1)菲涅耳衍射 近场衍射,L 和 D中至少有一个是有限值。,(2)夫琅禾费衍射 远场衍射,L 和 D皆为无限。

8、2019/7/16,DUT 余 虹,1,大学物理助学,大连理工大学物理系,PHYH,余 虹,2019/7/16,DUT 余 虹,2,第12章 光的衍射,12.1 惠更斯菲涅耳原理,12.2 单缝夫琅禾费衍射,12.3 光学仪器的分辨本领,12.4 衍射光栅,12.5 X 射线的衍射,2019/7/16,DUT 余 虹,3,12.1惠更斯菲涅耳原理,一、光的衍射现象,返回2,2019/7/16,DUT 余 虹,4,2019/7/16,DUT 余 虹,5,三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射,2019/7/16,DUT 余 虹,6,在实验室实现夫琅禾费衍射,观察屏,光源在无限远，即平行光入射；观察屏在无限远即观察平行光的相干情况。实现前者，可将光源放在透镜的焦点处；实。

9、1,课程指导课七 第7章 光的衍射 7.1 光的衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理 7.2 夫琅和费单缝衍射 7.3 光栅衍射 7.4 光学仪器分辨率 7.5 X射线的衍射,教师：郑采星,大学物理,2,基本要求,教学基本内容、基本公式,第7章 光的衍射,理解惠更斯菲涅耳原理。掌握确定单缝衍射条纹位置和宽度的计算。掌握光栅衍射与光栅方程。掌握光学仪器的分辩率。了解伦琴射线的衍射，布喇格公式。,1. 单缝夫琅和费衍射、半波带法、,3,2. 衍射光栅,光栅暗纹公式,光栅的分辨本领,4,3. 光学仪器分辨率,5,1. 单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为a4。

10、第二部分 光的衍射,第四篇 波动光学,2、理解用波带法分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响.,光的衍射教学基本要求,1、了解惠更斯菲涅耳原理及对光的衍射现象的定性解释.,3、理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响.,4、了解衍射对光学仪器分辨率的影响.,5、了解 x 射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义.,光的衍射 1 光的衍射和惠更斯菲涅耳原理 一、光的衍射 1、波的衍射波在传播过程中,绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象,称为波的衍射现。

11、光的衍射 光的偏振复习课,一、基本要求,1了解惠更斯菲涅耳原理,2掌握单缝夫琅禾费衍射的条纹分布，以及缝宽，波长等对衍射条纹的影响,3理解光栅衍射方程，会分析光栅常数，光栅缝数N等对条纹的影响,4理解线偏振光获得和检验的方法，马吕斯定律,二、基本内容,1单缝夫琅禾费衍射,（1）半波带法的基本原理,（2）明暗条纹的条件,第一步分 光的衍射,（3）明暗纹中心的位置,线宽度,明条纹宽度,（4） 条纹宽度,中央明条宽度：角宽度,斜入射：,条纹位置：,2衍射光栅,（1）光栅衍射是单缝衍射和各缝干涉的总效果,（2）光栅方程,（3）缺级条件，当,。

12、光的干涉,1. 杨氏双缝实验,干涉相长（明纹极大）,干涉相消（暗纹极小）,明纹（或暗纹）间距,2.2 等厚干涉,相邻条纹处薄膜厚度差,2. 薄膜干涉,光程差,平行光垂直入射时光程差,薄膜厚度相等的点构成一条等厚干涉条纹，薄膜厚度变化不同，形成不同的干涉图样。,等厚干涉之一：劈尖,2.1 等倾干涉,入射角相同的光束构成一条等倾干涉条纹,牛顿环,明（暗）纹半径,例1.在杨氏双缝实验装置中，试描述在下列情况下干涉条纹将如何变化？1）当两缝的间距增大时 2）当双缝的宽度增大时 3）当把一条缝稍稍加宽时 4）当遮住一条缝时 5）当线光源S平行于双。

13、波动光学,-光的衍射,14.1光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理,光在传播路径中遇到障碍物时,能绕过障碍物边缘而进入几何阴影传播,并且产生强弱不均的光强分布，这种现象称为光的衍射。,一.光的衍射现象,二.惠更斯-菲涅耳原理,惠更斯原理：媒质中波所传到的各点都可看作是发射子波的波源,其后任一时刻,这些子波的包迹就决定新的波阵面。 菲涅耳指出:波阵面上各点发出的子波在空间相遇时会产生干涉。“子波相干叠加”这就是惠更斯-菲涅耳原理。,dS子波源发出的子波在P点引起的振动为：,数学表达：,时K()=0,即无倒退的子波。,-菲涅耳衍射积分,P点。

14、一、衍射现象(diffraction of light),光在传播过程中能绕过障碍物的边缘，偏离直线传播的现象叫光的衍射。,二、惠 菲原理 （Huygens-Fresnel principle),波面上每一个面元发出的子波，在空 间相遇时，可以相互迭加产生干涉。,且与衍射角有关,考察Q点面元dS在P点产生振动dEp，注意到,表达式：,开孔波面如图,在垂直入射时：,三、两类衍射,菲涅耳衍射：球面光波,夫琅和费衍射：平行光波,屏上图形,孔的投影,夫琅禾费衍射,圆孔的衍射图样：,一、衍射装置,1.定性分析,二、衍射条纹的形成,无光程差，中 央为明条纹。,当衍射角为零 (= 0 ) 时，会。

15、光的衍射,第十三章,13-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理,13-2 单缝夫朗和费衍射,13-3 光学仪器的分辨率,13-4 衍射光栅,13-5 x 射线衍射,衍射现象：波偏离直线传播的现象,13-1 光的衍射现象惠更斯菲涅耳原理,一、光的衍射现象,13-1 光的衍射现象,13-1 光的衍射现象,二、分类 1.菲涅耳衍射: 光源和显示屏中的一个或两个与衍射孔(缝)相距为有限远,13-1 光的衍射现象,2.夫朗和费衍射：光源和显示屏与衍射孔(缝)相距为无限远(入射和衍射光都是平行光,一般通过透镜实现),13-1 光的衍射现象,菲涅耳假定：波在传播时，从同一波阵面上各点发出的子。

16、13.6.1 光的衍射现象,光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播。,如果波长与障碍物相当，衍射现象最明显。,13.6 惠更斯-菲涅耳原理,圆孔衍射现象,13.6.2 惠更斯-菲涅耳原理,惠更斯原理-波在媒质中传播到的各点，都可看成新的子波源。,惠更斯原理只能解释波的衍射，不能给出波的强度。,菲涅耳原理-从同一波面上发出的子波是相干波，波传播到某一点的光强为各个子波在观察点的干涉叠加。,菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充，提出子波相干叠加的概念。,波在前进过程中引起前方某点的总振动，为面 S 上各面元 dS 所产生子波在 P 。

17、大学物理 习题练习 光的衍射,光的衍射,什么是光的衍射？ 波在传播中遇到障碍物，使波面受到限制时，能够绕过障碍物继续前进的现象。 光通过宽缝时，是沿直线传播的，若将缝的宽度减小到约104m及更小时，缝后几何阴影区的光屏上将出现衍射条纹。,单缝夫琅禾费衍射,衍射角:,衍射图样中明、暗纹公式：,暗纹条件：,单缝衍射条纹特点条纹宽度,角宽度为,线宽度为,A. 中央明纹,当 时，1 级暗纹对应的衍射角,由,得：,B.其他各级明纹的宽度为相邻暗纹间距,对K级暗纹有,可见中央明纹约为其他各级明纹宽度的两倍。,角宽度,影响衍射图样的a和,： 缝越。

18、光的衍射(绕射) (Diffraction of Light),光在传播过程中能绕过障碍物边缘,偏离直线传播的现象称为衍射。,6.4 光的衍射 ( diffraction of light ),6.4.1 光的衍射现象,(2),6.4.2惠更斯-菲涅耳原理(Huygens-Fresnel principle),1.惠更斯原理,2.菲涅耳假说,(3),2)引入倾斜因子K(),在/2 时, K()=。

19、光的衍射,第十九章,缝较大时，光是直线传播的,缝很小时，衍射现象明显,一、 光的衍射现象及其分类,19-1 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理,光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。,衍射的分类,菲涅耳衍射,夫琅禾费衍射,光源障碍物接收屏 距离为有限远。,光源障碍物接收屏 距离为无限远。,衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。,从同一波阵面上各点所发出的子波，在传播过程中相遇时，也可相互叠加产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。,二、惠更斯-菲涅耳原。