第十三章光《第5節(jié) 光的衍射》課件

第十三章光第5節(jié)光的衍射

學習目標1．通過實驗觀察認識光的衍射現(xiàn)象，知道衍射現(xiàn)象是光的波動性證據(jù)。2．理解產生明顯衍射的條件，知道光的衍射圖樣的主要特征，了解常見的衍射現(xiàn)象。問題提出

光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？如果有衍射現(xiàn)象，為什么在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，它們發(fā)生衍射的現(xiàn)象特征是什么？條件是什么？一、光的衍射現(xiàn)象新課內容波長很短：400nm--700nm激光束

取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個寬度可以調節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當距離處放一個像屏。如何才能觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？一、光的衍射現(xiàn)象新課內容2.發(fā)生明顯衍射的條件：當障礙物的尺寸（或者小孔的尺寸）接近波長或比波長還要小。1.定義：光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍射時產生的明暗條紋叫衍射圖樣。（2）中央亮紋寬而亮。（3）兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗。二、單縫衍射圖樣的及其規(guī)律新課內容（1）條紋不等間距。1.單縫衍射條紋的特征2.單縫衍射規(guī)律

（1）波長一定時，單縫越窄,中央條紋越寬，各條紋間距越大；二、單縫衍射圖樣的及其規(guī)律新課內容想一想：當單縫的寬度不變，改用不同的單色光做衍射實驗，衍射圖樣有什么規(guī)律？結論：單縫不變，波長越大，衍射越明顯，中央亮紋越寬2.單縫衍射規(guī)律二、單縫衍射圖樣的及其規(guī)律新課內容（2)單縫不變時，波長越大，中央亮紋越寬，條紋間隔越大。兩個光源（雙縫）；各明紋或暗紋寬度基本相等。單個光源（單縫）；中央條紋最寬最亮,兩側條紋寬度、亮度逐漸減小。干涉條紋衍射條紋三、單縫衍射與雙縫干涉條紋的異同比較新課內容1.相同點：產生原理都是由于光的疊加而產生的，中央均為明紋；明暗相間的；對稱分布。2、不同點：（1）干涉條紋是等間距的，各條紋的亮度差別較小，條紋條數(shù)較多。（2）衍射條紋不等間距，中央條紋亮而寬，兩側條紋較暗較窄，對稱分布；三、單縫衍射與雙縫干涉條紋的異同比較新課內容ABS

孔較大時——屏上出現(xiàn)清晰的光斑四、常見的衍射現(xiàn)象新課內容1.圓孔衍射ABS

孔較小時的衍射圖樣——屏上出現(xiàn)亮暗相間、不等間距的圓環(huán)。（這些圓環(huán)的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所能照明的范圍）科學的足跡---泊松亮斑實驗：在光束中放一個不透明的圓盤現(xiàn)象：在不透明圓盤的陰影后面，中心出現(xiàn)了一個亮斑小圓盤和小圓孔做衍射圖樣特點圓孔衍射圓盤衍射泊松亮斑新課內容2.各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發(fā)生衍射的結果。圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射四、常見的衍射現(xiàn)象光經過刀片的邊緣時發(fā)生衍射新課內容3.衍射光柵：（1）透射光棚:在玻璃片上刻有許多等寬而又間距相等的平行刻痕，刻痕產生漫反射而不太透光，未刻的部分相當于透光的狹縫,一般每毫米有幾十到幾千個狹縫。（2）反射光柵:在高反射率的金屬上刻痕.四、常見的衍射現(xiàn)象N=1N=2N=3N=4新課內容四、常見的衍射現(xiàn)象如果增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋寬度變窄，亮度將增加。鞏固練習1.下列屬于光的衍射現(xiàn)象的是：（）A.雨后天空出現(xiàn)的絢麗的彩虹B.陽光下肥皂膜上的彩色條紋C.太陽光通過三棱鏡產生的彩色條紋D.眼睛瞇成一條線看到的發(fā)光的電燈周圍有彩色花紋D2.用單色光照射雙縫，在像屏上觀察到明暗相間的干涉條紋，現(xiàn)用遮光板將其中的一個縫擋住，則像屏上觀察到（）A.寬度均勻的明暗相間的條紋。B.中央亮而寬，兩邊窄而暗條紋。C.一條亮紋。D.一片亮光。B鞏固練習3.下列關于單縫衍射的說法中，正確的是（）A.和光的雙縫干涉圖樣相同B.各亮條紋的寬度不同而亮度相同C.各亮條紋的寬度相同而亮度不同D.中央亮條紋的寬度最寬，亮度最亮D鞏固練習4.我們經常可以看到，凡路邊施工處總掛有紅色的電燈，這除了紅色光容易引起人的視覺注意以外，還有一個重要的原因，這一原因是紅色光（）A．比其他色光更容易發(fā)生衍射B．比其他可見光更容易發(fā)生干涉C．比其他可見光更容易發(fā)生反射D．比其他可見光更容易發(fā)生折射A鞏固練習5.關于衍射下列說法正確的是（）A.衍射現(xiàn)象中衍射花樣有亮暗條紋的出現(xiàn)是光的疊加的結果B.雙縫干涉中也存在著光的衍射現(xiàn)象C.影的存在是一個與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實D.一切波都可以產生衍射ABD鞏固練習6.如下圖所示，是用游標卡尺兩測腳間的狹縫觀察日光燈光源時所看到的四個現(xiàn)象。當游標卡尺兩測腳間的狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時,所看到的四個圖像的順序是

。a、b、c、d鞏固練習雨后出現(xiàn)在天空中的彩虹花園里噴淋器旁的彩虹13.5光的衍射產生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或縫、孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多問題1.什么是波的衍射現(xiàn)象？

激光束調節(jié)狹縫寬窄狹縫像屏

取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個寬度可以調節(jié)的狹縫，在縫后適當距離處放一個像屏，用平行的單色光照射。

調節(jié)狹縫的寬窄，如果能在光屏上觀察到比狹縫的寬度寬得多的亮區(qū)，就證明了光的衍射現(xiàn)象存在。

單色光的衍射圖樣:1.中間亮紋最寬最亮。2.兩邊是對稱的明暗相間條紋。3.亮條紋強度和寬度向兩邊逐漸減小。1.單縫衍射衍射圖樣光強中央明紋單縫衍射圖樣的光強分布

白光單縫衍射條紋：中間是白色的條紋，兩邊是減弱很快的彩色條紋。觀察下列衍射圖樣，分析衍射規(guī)律：不同色光的單縫衍射不同縫寬的單縫衍射

1、波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大．

2、單縫不變時，波長越長的中央亮紋越寬，條紋間隔越大．

3、白熾燈的單縫衍射條紋：中央為白色亮紋，兩側為彩色條紋．2.圓孔衍射光通過圓孔(小到一定程度)在屏上會出現(xiàn)：中間較亮，周圍明暗相間的圓環(huán)，且亮度小。這些圓環(huán)達到的范圍遠遠超過根據(jù)光的直線傳播所應照明的面積。3.泊松亮斑光照到不透明的小圓板上，在屏上圓板的陰影中心，有一個亮斑，這個亮斑取名叫泊松亮斑

不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發(fā)生衍射的結果．歷史上曾有一個著名的衍射圖樣——泊松亮斑．

在障礙物的尺寸比光的波長小或跟光的波長相差不多的時候出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象。二.光發(fā)生明顯衍射的條件

衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏1.雙縫干涉圖樣特點：2.單縫衍射圖象特點：三.光的干涉和光的衍射的比較3.雙縫干涉和單縫衍射都是光波疊加的結果,只是干涉條紋是有限的幾束光的疊加,而衍射條紋可認為是極多且復雜的相干光的疊加。明暗相間、中間較寬較亮，兩邊對稱亮度和寬度逐漸減弱明暗相間、等間距等亮度紅光小結:光的衍射單縫衍射圓孔衍射泊松亮斑明顯衍射條件例1、在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時()A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失

B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無任何光亮C2．對于衍射現(xiàn)象的分析正確的是

A．光的衍射是光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象

B．光的衍射完全否定了光的直線傳播的結論

C．光的衍射為光的波動說提供了有力的證據(jù)

D．光的衍射條紋圖樣是光波相疊加的結果

ACD3.一個不透光的薄板上有兩條平行的窄縫，有一頻率單一的紅光通過兩窄縫在與薄板平行的屏上呈現(xiàn)明暗相間的間隔均勻的紅色條紋，若將其中一窄縫擋住讓另一縫通過紅光，則在屏上可觀察到（）A．明暗與原來相同，間隔均勻的紅色條紋B．明暗與原來不相同，間隔不均勻的紅色條紋C．一條紅色的條紋D．既無條紋，也不是一片紅光，而是光源的像B4．單