4.5 光的衍射 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.5 光的衍射 学习目标 知道衍射、衍射光栅在生产生活及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。 01 02 03 了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题 4.5 光的衍射 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.观察光的衍射现象,认识衍射条纹的特点。 2.知道光产生明显衍射的条件。 3.知道光沿直线传播是一种近似规律 能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析 4.5 光的衍射 导入与思考 光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如声音能绕过障碍物。 【回顾】波发生明显衍射现象的条件 条件：狭缝、障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多 提问：为什么我们一般都说光沿直线传播呢？ 原因：狭缝、障碍物的尺寸相比于光的波长太大了 思考：你觉得怎样才能观察到光的衍射？ 1.用平行光照射狭缝，当狭缝较宽时，在光屏上会分别看 现象，说明了光沿 传播 。 实验现象： 一个光点 直线 2.用平行光照射狭缝，当狭缝较窄时，在光屏上会分别看 现象，说明了光发生了 现象 。狭缝越窄，现象越 。 明暗相间的条纹 衍射 明显 （但亮度将有所降低） 2.单缝衍射条纹特征 ②中央 纹 而 。 ③两侧条纹具有 性，亮纹较 、较 。 新课讲授 一、光的衍射 光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象。 1.光的衍射： ① 的条纹； ④间距 。 明暗相间 亮 宽 亮 对称 窄 暗 不相等 波长一定时，单缝越窄，现象越 ，中央条纹越 ，各条纹间距越 。 明显 宽 大 红光波长：0.65mm 不同宽度单缝衍射条纹的特征 不同色光单缝衍射条纹的特征 单缝不变时，波长越 的（ 光）衍射现象越明显，中央亮纹越宽，条纹间隔越大． 长 红 白光的单缝衍射条纹为中央 色亮条纹，两侧为 色条纹，且外侧呈 色，靠近光源的内侧为 色． 白 彩 红 紫 3.明显衍射的条件： 障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。 红光波长：0.65mm 不同宽度单缝衍射条纹的特征 光的直线传播的条件: 只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。 光的干涉和衍射图样比较 归纳对比 干涉条纹与衍射条纹的区别 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 （双缝）干涉图样 （单缝）衍射图样 双缝间距越小， 条纹间距越 . 单缝宽度越小， 条纹间距越 . （单色光）波长越小，条纹间距越 . （单色光）波长越小，条纹间距越 . 单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹. 单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹. 大 大 小 小 单缝衍射和双缝干涉的比较 名称 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生 条件 条纹 宽度 条纹 间距 亮度 相同点 成因 意义 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 各相邻条纹间距不等， 越靠外条纹间距越小. 各相邻条纹等间距 中间条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基本相等 干涉、衍射都有明暗相间的条纹， 条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果 干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波 一、光的衍射 ① 圆孔衍射图样 ② 圆孔衍射图样特点 中央为圆形较亮的亮斑， 外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低； 红色激光的圆孔衍射图样 圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。 只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。 4.圆孔衍射 【思考】在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象？ 1. 圆形亮斑(光的直线传播)、（如果孔是三角形，则是三角形的像） 2. 光源的像(小孔成像)、 3. 明暗相间的圆环(衍射图样)、 4. 完全黑暗 4.圆孔衍射 1818 年，法国的巴黎科学院为了鼓励对衍射问题的研究，悬赏征集这方面的论文。一位年轻的物理学家菲涅耳在论文中按照波动说深入研究了光的衍射。 当时的另一位法国