物理学21衍射市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学第二十一章第二十一章 光衍射光衍射21.1 单缝夫琅和费衍射单缝夫琅和费衍射21.1.1 光衍射现象光衍射现象衍射衍射(绕射绕射)现象是指波绕过障碍物而传输现象现象是指波绕过障碍物而传输现象衍射现象是波动主要特征之一衍射现象是波动主要特征之一波衍射现象是否显著与波长大小相关：波衍射现象是否显著与波长大小相关：波长越大、效果越显著波长越大、效果越显著 光波波长较小，光衍射现象较难观察到光波波长较小，光衍射现象较难观察到机械波机械波(声波声波)衍射现象衍射现象-门后听见说话声门后听见说话声电磁波电磁波(长波段无线电波长波段无线电波)-绕过高山传输绕过高山传输1第1页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学2第2页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(1)、菲涅耳菲涅耳衍射衍射(近场衍射近场衍射)-光源很近或观察屏很近光源很近或观察屏很近(2)、夫琅和费夫琅和费衍射衍射(远场衍射远场衍射)-光源在无穷远光源在无穷远(平行光平行光)同时观察屏也在无穷远同时观察屏也在无穷远处处衍射屏衍射屏观察屏观察屏光源光源光衍射分类光衍射分类3第3页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学衍射屏衍射屏观察屏观察屏光源光源夫琅和费夫琅和费衍射实现衍射实现4第4页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学5第5页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学从同一波阵面上各点发出从同一波阵面上各点发出子波子波是相干波。是相干波。光波阵面上每一点都能光波阵面上每一点都能够看作新子波源，以后任够看作新子波源，以后任意时刻，这些子波包迹就意时刻，这些子波包迹就是该时刻波阵面。是该时刻波阵面。成功地解释了光传输方向成功地解释了光传输方向改变，但不解释衍射光强分改变，但不解释衍射光强分布！布！21.1.2 21.1.2 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理惠更斯：惠更斯：1690 年年菲涅耳菲涅耳补充：补充：1818 年年6第6页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学P 点光强取决于狭缝上各子波源到点光强取决于狭缝上各子波源到P点光程差。点光程差。21.1.3 21.1.3 单缝夫琅和费衍射单缝夫琅和费衍射7第7页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学菲涅耳半波带法菲涅耳半波带法 AB 间各子波源至间各子波源至O点光程相等，在点光程相等，在O点干涉加强，形点干涉加强，形成中央成中央(0级级)明条纹明条纹(1)(1)、屏上、屏上O 点点8第8页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(2)、屏上、屏上 P 点至点至 AB 间各子波源最大光程差间各子波源最大光程差9第9页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学当满足当满足可将单缝可将单缝 AB 分成两部分分成两部分AM、BMAM 称为一个半波带、称为一个半波带、BM 也称为一个半波带也称为一个半波带 两个半波带对应子波源位相差为两个半波带对应子波源位相差为，相邻两个半波带，相邻两个半波带发出光在发出光在 P 点干涉相消，此时点干涉相消，此时 P 点为暗条纹中心点为暗条纹中心(1 级级暗纹暗纹)10第10页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学 分成三个半波带，相邻分成三个半波带，相邻两个相消，剩下一个半波两个相消，剩下一个半波带不抵消，形成带不抵消，形成 1 级明纹，级明纹，比中央明纹稍弱。比中央明纹稍弱。分成四个半波带，相分成四个半波带，相邻两个相消，形成邻两个相消，形成 2 级级暗纹。暗纹。11第11页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学推广到普通情况：推广到普通情况：中央明纹中央明纹明条纹明条纹暗条纹暗条纹中央明纹角宽度中央明纹角宽度其它明纹角宽度其它明纹角宽度中央明纹中央明纹12第12页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学单缝衍射条纹特点：单缝衍射条纹特点：(2)、明条纹角宽度、明条纹角宽度(1)、暗条纹角位置、暗条纹角位置中央明条纹角宽度中央明条纹角宽度其它明条纹角宽度其它明条纹角宽度中央明纹角宽度是其它明纹角宽度中央明纹角宽度是其它明纹角宽度 2 倍倍13第13页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(3)、条纹位置、条纹位置暗条纹中心位置暗条纹中心位置明条纹中心位置明条纹中心位置中央明纹宽度中央明纹宽度其它明纹宽度其它明纹宽度14第14页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学演示演示 缝宽改变对条纹宽度影响缝宽改变对条纹宽度影响15第15页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学演示演示 波长改变对条纹宽度影响波长改变对条纹宽度影响16第16页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(1)、求中央明条纹宽度？、求中央明条纹宽度？平行光垂直入射单缝上平行光垂直入射单缝上例题例题-117第17页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(2)、求一级明条纹宽度？、求一级明条纹宽度？(3)、求一级明条纹位置？、求一级明条纹位置？(4)、在一级明纹位置看，狭缝处波面可分为几个半波带？、在一级明纹位置看，狭缝处波面可分为几个半波带？k=1 时，最大光程差时，最大光程差所以，狭缝处能够分为所以，狭缝处能够分为 3 个半波带。个半波带。18第18页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学小小 结：结：单缝夫琅和费衍射单缝夫琅和费衍射半波带法：半波带法：中央明纹中央明纹暗条纹暗条纹明条纹明条纹暗条纹中心暗条纹中心明条纹中心明条纹中心19第19页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学中央明条纹宽度中央明条纹宽度其它明条纹宽度其它明条纹宽度20第20页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学1、了解惠更斯、了解惠更斯-菲涅耳原理；菲涅耳原理；2、掌握利用半波带法分析单缝夫琅和费衍射条纹分、掌握利用半波带法分析单缝夫琅和费衍射条纹分 布规律；布规律；3、掌握单缝夫琅和费衍射暗条纹位置计算方法；、掌握单缝夫琅和费衍射暗条纹位置计算方法；4、能够分析缝宽及波长对单缝衍射条纹分布影响、能够分析缝宽及波长对单缝衍射条纹分布影响;要求：要求：进行小测试进行小测试21第21页