光的衍射长安大学

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,光的衍射长安大学,一、衍射Diffraction,衍射是具有波动性的物质的共性，也是物质是否具有,波动性的有力证据之一。,指波在传播过程中，如果遇到了障碍物，波的传播,受到了限制时，能够偏离原来的直线传播方向，而进入几,何阴影区传播的现象。,生活中有关衍射现象有：,水波的衍射、声波的衍射、电磁波的衍射等、当然也包括光的衍射现象。,衍射现象常被我们忽略的原因是：衍射现象只有在障,碍物的几何尺度与传播波的波长相当时才比较明显。,2,二、关于光的衍射,1.,光的认识过程经历了大致四个阶段,几何光学时期,:,对光的认识仅限于光的直线传播,如：小孔成像等,.,粒子光学时期：光的本质是高速运动的弹性小微粒,以牛顿为代表，可以解释光的反射现象等,波动光学时期：光的本质是波，光具有波的特性。,比方：干预、衍射、偏振现象等.,光的波,-,粒二象性：近代物理的研究结果，将光的,认识提高到更高的层次。,3,2.,光的衍射现象,当光在传播过程中，遇到了障碍物，限制了光的传播，光就会进入几何阴影区传播的现象。,生活中的现象：树荫中的太阳透射光的光斑、夜晚看远处的灯光等等。,现场验证：将两支铅笔平行紧靠在一起，透过小缝,看灯光，看到的现象。,荧光灯衍射现象,光的衍射实验,4,3.,光的衍射现象的分类,a.,按照障碍物的形状分：,例如圆孔衍射、单缝衍射、,直边衍射、细丝衍射等,(,剃须刀边缘衍射,直边衍射,),5,b. 按照光源与障碍物的距离与障碍物与观察屏的距离分为：,夫琅和费衍射：两个距离均为无限远。远场衍射,菲涅耳衍射：两个距离之一或两个距离均为有限远。,近场衍射,c.夫琅和费衍射和费涅耳衍射的研究比较：,夫琅和费衍射研究相对简单，而菲涅耳衍射较为复 杂，现在研究夫琅和费单缝衍射。,光源 衍射屏 观察屏,6,三、夫琅和费单缝衍射装置,与,现象：,1.实验装置1单一小狭缝。,2满足夫琅和费条件。,*,2.,实验现象：,flash,演示,现象:1衍射条纹成明暗相间对称分布。,2中间条纹又亮又宽，其余条纹从中间向两边，亮度减小。,3衍射条纹与入射光波长、单缝宽度有关。,7,四、理论分析,为什么会形成明暗相间的条纹？,1,、选取狭缝的任意垂直截面来研究,P,Q,在不同衍射方向上,衍射光线为一组平行光线,经过会聚透镜聚焦在观察屏上一点，对应观察到的一条条纹。,衍射条纹和衍射角一一对应，每一条衍射条纹由一系列平行光线会聚而成。,惠更斯原理,8,2,、在任意衍射方向，一组平行光线的叠加聚焦,半波带,半波带,|2,|2,a,a,如果衍射角满足,在这个方向上,衍射光线会聚叠加形成暗条纹。,9,|2,|2,|2,如果衍射角满足,当衍射角满足上面关系时，狭缝被分为3个半波带。其中两个发出的衍射光线“抵消了，只剩一个半波带透光，所以会聚后呈现亮条纹，但是，透光面积减少，条纹亮度比中央亮纹减弱。,10,|2,|2,|2,|2,当衍射角满足,当衍射角满足上面关系时，狭缝被分为4个半波带。半波带发出的衍射光线两两“抵消了，所以会聚后呈现暗条纹。,11,3,、小结：,暗纹条件,明纹条件,当单缝被分成奇数个半波带，透光面积为k分之一，衍射光线会聚后形成明条纹，该位置为明条纹最亮处。,当单缝被分成偶数个半波带，衍射光线全部“抵消，对应观察屏上暗条纹最暗处。,12,4,、讨论,a:,如果衍射角既不满足明纹条件，也不满足暗纹条件，怎样解释？,|2,|2,|2,b:,衍射角,时不符合衍射公式,如何解释,?,对应中央明条纹,13,c,、明条纹的角宽度与线宽度,衍射屏,透镜,观测屏,中央明纹,角宽度,线宽度,角宽度,相邻两暗纹中心对应的衍射角之差,线宽度,观察屏上相邻两暗纹中心的间距,第,k,级明纹,角宽度,请大家考虑自己写出明纹线宽度,14,d,、单缝宽度对衍射效果的影响,(1,),波长越长，缝宽越小,条纹宽度越宽。,波动光学退化到几何光学。,观察屏上不出现暗纹。,(2),(3),不同波长入射光在同一装置上的衍射图,15,荧光灯衍射现象,e,、复色光对衍射效果的影响,16,五、单缝衍射生活中的应用,光栅、,光栅的应用：光谱分析、激光防伪、,六、夫琅和费和菲涅耳,夫琅和费Fraunhofer：德国物理学家，1787-1826，1799年在慕尼黑当磨制透镜的学徒，后在光学研究所工作，1818年任该所所长。1814-1815年改进望远镜，发现并测量了太阳光谱中的576条黑线，现称为夫琅和费线。研究了光的衍射现象，创造了光栅测波长的方法。,菲涅耳:法国物理学家,1788-1827,求学于巴黎综合工科学校和土木工程学校，法兰西科学院院士。1814年开场研究光学，主要奉献是对光的本性的研究，对光的干预和衍射现象作了各种精细实验，继托马斯.杨之后再次证明了光的波动性，开展了Huygens原理，初步建立了有关的数学理论来解释光的衍射的规律性，在光的偏振方面也有研究，著有?光的衍射?一书。,17,求,对于暗纹有,那么,如图示，设有一波长为,的单色平面波沿着与缝平面的法线成,角的方向入射到宽为,a,的单缝,AB,上。,解,在狭缝两个边缘处，衍射角为,的两光的光程差为,例,写出各级暗条纹对应的衍射角,所满足的条件。,18,课堂总结：,这节课学习了光的衍射现象中的夫琅和费单缝衍射。通过学习，进一步了解了光的波动性，掌握了夫琅和单缝衍射的规律，学习了一种定性半定量的半波带分析方法，对以后分析各种衍射现象打下了根底，也为处理类似问题提供了思路。,19,本人介绍：,徐春龙，根底课部物理教研室教师，讲师。陕西师范大学物理系物理教育本科，陕西师范大学物理与信息技术学院功率超声硕士专业研究生。,一直从事教学工作，讲授的课程有:大学物理、专科物理、物理实验、电器照明等本、专科、函授、成教、培训课程，发表文章6篇。,欢送在网页制作方面感兴趣的教师同学与我交流,近两年来，主要精力在计算机应用与网页、网络方面，开设了网页设计、网页制作两门公共选修课，编写了公选课教材，参加选修的学生有1000余人,制作并维护根底课部的校园网站。,20,感谢各位评委、教师和同学！,谢谢大家！,本节课的内容将全部上传到我的个人网站上，有兴趣的教师、同学可以去下载。,大家也可以登陆我的BBS，对这次课发表意见或建议!,21,(,远场衍射,),2.,夫琅和费衍射,(,近场衍射,),1.,菲涅耳衍射,光的衍射分类,无,限远光源,无限远相遇,光源O ,观察屏E (或二者之一) 到衍射屏S 的距离为有限的衍射，如下图。,光源O ,观察屏E 到衍射屏S 的距离均为无穷远的衍射，如下图。,(,菲涅耳衍射,),(,夫琅和费衍射,),22,23,取截面,返回,24,返回,25,谢谢欣赏,26,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,