4.5 光的衍射 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光 4.5 光的衍射 人教版选择性必修一 【回顾复习】 水、声波都能发生衍射现象，那么什么是波的衍射现象呀？发生明显衍射现象的条件是什么？ 【课堂引入】 思考 既然光是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射呀？而且常常说“光沿直线传播“呢？ 【新知学习】---光的衍射 1、光的衍射： 光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象 2、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 3、物理意义： 光的衍射现象证明光是一种波 【光的单缝衍射实验】 激光束 调节狭缝宽窄 狭缝 光屏 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色光照射狭缝，观察衍射图样的特点。 光源S 屏幕E a b 光源S 屏幕E a b 【光的单缝衍射图样特点】 （3）条纹间距不等，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄； （1）衍射现象中存在干涉，实际为光波叠加的干涉； （2）中央条纹最亮，越往两边越暗； 【光的单缝衍射特点】 红光照射，缝宽d=0.8mm 红光照射，缝宽d=0.4mm 蓝光照射，缝宽d=0.4mm （4）波长一定时，单缝越窄，中央亮纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显，但亮度降低 （5）缝宽一定，波长越大，中央条纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显 白光照射，缝宽d=0.4mm 蓝光照射，缝宽d=0.4mm 红光照射，缝宽d=0.4mm （6）白光：中央亮条纹为白色，两侧为彩色，呈外红内紫的递变 原因：白光是复合光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，各种色光便区分开了 【单缝衍射应用】 【典例剖析】 (多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是(　　) A.将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽 答案：ACD 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样,下列四幅图片中,哪些属于光的单缝衍射图样?哪些属于光的干涉图样? 单缝衍射与双缝干涉 双缝干涉与单缝衍射的比较 复合色光的干涉、衍射图样，可认为是各单色光单独干涉或衍射所成图样的叠加 不同点： （1）产生条件 （2）条纹宽度 （3）亮度 （4）条纹间距 相同点： （1）都是波特有现象 （2）明暗相间的条纹 （3）光波叠加的结果 （4）波长增大，条纹宽度增大 (多选)图甲、乙是单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样,下列判断正确的是(　　) A.甲为单缝衍射的图样 B.乙为双缝干涉的图样 C.甲为双缝干涉的图样 D.乙为单缝衍射的图样 答案:AB 【典例剖析】 学以致用 如图所示的4幅明暗相间的条纹图样,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。则下面的四幅图从左到右排列,亮条纹的颜色依次是(　　) A.红 黄　 蓝　 紫 B.红 紫 蓝 黄 C.蓝 紫 红 黄 D.蓝 黄 红 紫 答案:B A B S 孔较大时——屏上出现清晰的光斑 但边缘有些模糊 直线传播 边缘发生衍射 【光的圆孔衍射图样】 A B S 孔减小时——屏上出现倒立的实像 小孔成像 A B S 孔小到一定程度时——屏上出现衍射图样 光的衍射 圆孔 【光的圆孔衍射图样】 圆孔衍射图样特点： （1）明暗相间的环状条纹，中央为圆形亮斑；中央亮斑亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低； （2）白光：中央亮斑为白色，周围是彩色圆环。 【光的圆板衍射图样】 泊松亮斑 衍射图样：明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑） 与圆孔衍射图样比较： 圆孔衍射 圆板衍射 条纹 明暗相间的环形条纹，中心均有亮斑 亮环或暗环间距 随半径增大而减小 中心亮斑 中心亮斑较大 泊松亮斑较小 如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图(　　) 答案:B 解析:由泊松亮斑衍射图样特点可知选项B正确。 【衍射光栅】 光栅是由大量的等宽的狭缝等间距的排列起来形成的光学元件。 1.光栅特点 如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度增加。 2.衍射光栅种类 (1)透射光栅:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个狭缝。 (2）反射光栅:在高反射率的金属上刻痕。 【课堂小结】 1.光的衍射 2.各种类型衍射 3.衍射光栅 单缝衍射 双缝干涉 圆孔衍射 圆板衍射 $$