光的衍射与单缝衍射ppt课件.ppt

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1、波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一、光的衍射现象一、光的衍射现象?光可绕过障碍物前进，并在障碍物后方形成明暗光可绕过障碍物前进，并在障碍物后方形成明暗相间的衍射条纹。相间的衍射条纹。缝宽缝宽演示：演示：单缝、单丝、圆孔衍射现象单缝、单丝、圆孔衍射现象波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能衍射现象波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的

2、衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能右上图为一枚硬币的菲涅耳衍射（注意中心有一亮点）右上图为一枚硬币的菲涅耳衍射（注意中心有一亮点）波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能圆孔衍射圆孔衍射方孔衍射方孔衍射网格衍射网格衍射单缝衍射单缝衍射波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小

3、学图书室育人功能二、二、惠更斯惠更斯 菲涅尔原理菲涅尔原理 菲涅尔指出菲涅尔指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时，衍射图中的强度分布是因为衍射时，波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定.点振动是点振动是各子波在此产生的振动的叠加各子波在此产生的振动的叠加.：波阵面上面元：波阵面上面元 (子波波源子波波源)子波在子波在 点引起的振动振幅点引起的振动振幅 并与并与 有关有关.：时刻波阵面时刻波阵面 *波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小

4、学图书室育人功能*C比例常数比例常数K()倾斜因子倾斜因子P 点的光振动为：点的光振动为：菲涅耳积分菲涅耳积分（惠更斯菲涅尔原理的数学表达）（惠更斯菲涅尔原理的数学表达）菲涅耳解释了波为什么不向后传的问题，这是菲涅耳解释了波为什么不向后传的问题，这是惠更斯所无法解释的。惠更斯所无法解释的。当当 时时波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能圆孔衍射圆孔衍射单缝衍射单缝衍射*三、分类：菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射三、分类：菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射波动光学波动光学（3838）光的

5、衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能分类：菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射分类：菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射夫夫 琅琅 禾禾 费费 衍衍 射射光源、屏与缝相距无限远光源、屏与缝相距无限远缝缝在在实实验验中中实实现现夫夫琅琅禾禾费费衍衍射射菲菲 涅涅 尔尔 衍衍 射射缝缝 光源、屏与缝相距有限远光源、屏与缝相距有限远波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能夫夫 琅琅 禾禾 费费 单单 缝

6、缝 衍衍 射射衍射角衍射角（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负：向上为正，向下为负.）四、单缝夫琅禾费衍射、菲涅尔半波带法四、单缝夫琅禾费衍射、菲涅尔半波带法波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能经透镜后同相位地到达经透镜后同相位地到达P0点，点，所以所以P0点振幅为各分振动振幅之和，点振幅为各分振动振幅之和，合振幅最大，光强最强，合振幅最大，光强最强，这是单缝衍射的中央亮点（线）。这是单缝衍射的中央亮点（线）。考察衍射角考察衍射角 =0 的一束平行光的一束平行光波

7、动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能波面上波面上AB两处子波源发出的光线到达两处子波源发出的光线到达P 点的光程差点的光程差 衍射角衍射角 不为零的一束平行光经透镜会聚于屏上不为零的一束平行光经透镜会聚于屏上P 点点.？结果结果波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能半波带法波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近

8、平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能总总结结暗纹暗纹暗纹暗纹中心中心明纹中心明纹中心明纹中心明纹中心（介于（介于明明暗暗之间）之间）（个半波带）个半波带）个半波带个半波带 个半波带个半波带中央明纹中心中央明纹中心00个、个、1个半波带个半波带波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会

9、精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 1、光强分布、光强分布干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹明纹明纹）讨讨 论论波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能单单缝缝衍衍射射光光谱谱波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 当当 角增加时，半波带数角增加时，半波带数增加，未被抵消的半波带面积增加，未被抵消的半波带面积减

10、少，所以光强变小；减少，所以光强变小；【思考思考】当当 增加时增加时,为什为什么光强的极大值迅速衰减？么光强的极大值迅速衰减？波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能讨讨 论论明纹中心坐标明纹中心坐标暗纹中心坐标暗纹中心坐标干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹明纹明纹）2 2、条纹分布、条纹分布波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中

11、小学图书室育人功能（1）第一暗纹距中心的距离第一暗纹距中心的距离第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角 一定，一定，越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.衍射不明显、衍射不明显、光直线传播光直线传播 增增大大，减减小小 一定一定减减小小，增增大大衍射最大衍射最大角范围角范围 线范围线范围（2）中央明纹中央明纹（的两暗纹间）的两暗纹间）波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能中央两侧第一暗纹之间的区域中央两侧第一暗纹之间的区域称做零极（或中央）明纹称做零极（或中

12、央）明纹中央明纹宽度中央明纹宽度中央区域中央区域中央明纹半角宽度中央明纹半角宽度衍射角一般都非常小衍射角一般都非常小ABfxP由暗纹条件由暗纹条件一级暗纹位置一级暗纹位置中央明纹线宽度中央明纹线宽度又因为又因为波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能相邻暗纹间距相邻暗纹间距暗纹的位置暗纹的位置各高级次明纹的宽度为中央明纹宽度的一半各高级次明纹的宽度为中央明纹宽度的一半当缝宽当缝宽中央明纹线宽度中央明纹线宽度波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学

13、习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能中央明纹的宽度中央明纹的宽度 单缝宽单缝宽度变化，度变化，中央明纹中央明纹宽度如何宽度如何变化？变化？波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.入射波长变化，衍射效应如何变化入射波长变化，衍射效应如何变化?波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神

14、,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能中央为白中央为白色明条纹，色明条纹，其两侧各其两侧各级都为彩级都为彩色条纹。色条纹。该衍射图该衍射图样称为样称为衍衍射光谱射光谱【思考思考】用白光做光源？用白光做光源？波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（4 4）单缝衍射的动态变化单缝衍射的动态变化单缝上移，零级明单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上纹仍在透镜光轴上.单缝单缝上下上下移动，根据透镜成像原理衍射图移动，根据透镜成像原理衍射图不不变变.（3）条纹宽度（相邻

15、条纹间距）条纹宽度（相邻条纹间距）干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹明纹明纹）除了中央明纹外的其除了中央明纹外的其它明纹、暗纹的宽度它明纹、暗纹的宽度波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（5 5）入射光非垂直入射时光程差的计算入射光非垂直入射时光程差的计算（中央明纹（中央明纹向下向下移动）移动）（中央明纹（中央明纹向上向上移动）移动）波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党

16、的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例、例、一束一束 =5000的平行光垂直照射在一个单缝上。的平行光垂直照射在一个单缝上。(3)a=0.5mm，f=1m；如果在屏幕上离中央亮纹中如果在屏幕上离中央亮纹中心为心为3.5mm处为一亮纹，处为一亮纹，试求试求(a)该处亮纹的级数；该处亮纹的级数；(b)从该点处看，狭缝处的波阵面可分割成几个半波从该点处看，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？带？(2)如果所用的单缝的宽度如果所用的单缝的宽度a=0.5mm，缝后紧挨着的，缝后紧挨着的薄透镜焦距薄透镜焦距f=1m，求：求：(a)中央明条纹的角宽度；中央明条纹的角宽度；(b)中央

17、亮纹的线宽度；中央亮纹的线宽度；(c)第一级与第二级暗纹的距离第一级与第二级暗纹的距离(1)已知单缝衍射的第一暗纹的衍射角已知单缝衍射的第一暗纹的衍射角=30度；求该度；求该单缝的宽度单缝的宽度a=?波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(1)(1)=5000=5000 ，第一暗纹的衍射角，第一暗纹的衍射角 1 1=30=300 0；求；求a a=?=?解解：第一级暗纹第一级暗纹 k=1,1=300(2)a=0.5mm，f=1m，求：求：(a)中央明纹角宽度；中央明纹

18、角宽度；(b)中央亮纹的线宽度；中央亮纹的线宽度；(c)第一级与第二级暗纹的距离第一级与第二级暗纹的距离(a)极小极小(b)(c)波动光学波动光学（3838）光的衍射）光的衍射 单缝单缝为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(b)当当k=3时，光程差时，光程差狭缝处波阵面可狭缝处波阵面可分成分成7个半波带。个半波带。(3)a=0.5mm，f=1m；如果在屏幕上离中央亮纹中如果在屏幕上离中央亮纹中心为心为3.5mm处为一亮纹，处为一亮纹，求求(a)该处亮纹的级数；该处亮纹的级数；(b)从该点处看，狭缝处的波面可分割成几个半波带？从该点处看，狭缝处的波面可分割成几个半波带？