光的衍射现象 惠更斯原理PPT学习教案.pptx

光的衍射现象是光学中的一个核心概念，它涉及到光波如何在遇到障碍物或通过狭缝时偏离直线传播路径，形成光强不均匀分布的图案。惠更斯原理是解释这一现象的重要理论基础，由荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯提出，后来法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳进一步发展和完善。 衍射的产生条件是光波的波长λ至少要大于障碍物或缝隙宽度a的千分之一，即λ≥10-3a。衍射与绕射的主要区别在于衍射会形成明暗相间的条纹结构，而绕射则没有明显的光强不均匀现象。 衍射分为两种主要类型：菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射。菲涅耳衍射发生在光源和观察屏距离衍射屏有限远的情况下，其衍射图案会随着观察位置的变化而变化。而夫琅禾费衍射则假设光源和观察屏都远离衍射屏，实验室中通常通过双凸透镜系统来模拟这种条件。在实际应用中，夫琅禾费衍射更为常见，因为它简化了衍射图案的分析。 惠更斯—菲涅耳原理是惠更斯原理的扩展，它认为经过波面的每一点都可以视为新的子波源，这些子波在空间中传播并相互干涉，导致特定位置的光强变化。通过考虑所有子波的相干叠加，可以解释衍射图案的形成。在数学表达上，这涉及到菲涅耳衍射积分公式，该公式描述了每个子波对总光强的贡献。 在具体应用中，例如圆孔或单缝衍射，可以通过惠更斯—菲涅耳原理计算出观察屏上的衍射图案。其中，倾斜因子k(α)影响着衍射光强，当α=90°时，可以看到最多的衍射条纹。而随着α的增加，衍射光强会减小，直至α大于90°时，光不向后传播。 总结来说，光的衍射现象是由惠更斯—菲涅耳原理解释的，这一原理结合了子波的相干叠加和波动传播的概念，能够解释光在遇到障碍物时形成的复杂光强分布。通过理解和应用这一原理，我们可以预测和解释各种衍射实验中的观察结果。