4.5 光的衍射（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第五节 光的衍射 主讲老师： 20XX.XX.XX 目录 01 02 衍射光栅 光的衍射 课堂引入 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，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？观看视频，你能从中得到什么启发？ 课堂引入 什么是波的衍射现象？ 波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫波的衍射. 发生明显衍射的条件是什么？ 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 既然光也是一种波，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？ 第一部分：实验思路 （一）光的衍射 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 如何让衍射现象更明显呢？ （二）光的衍射实验 障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。 光的明显衍射条件： （三）单缝衍射 光通过单缝衍射时，其图样有什么规律？ （三）单缝衍射 单色光单缝衍射图样的特点 ①条纹不等间距； ②中央条纹亮而宽； ③两侧条纹较暗较窄，对称分布。 ④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗 不同缝宽的单缝衍射 （三）单缝衍射 各种颜色的光波衍射图象一样吗？ 不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大． ②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大． ③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色． （四）衍射的应用 双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？ 单缝衍射与双缝干涉的比较 种类 项目　　 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 狭缝足够小(发生明显衍射) 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗 各条纹亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 （四）衍射的应用 如何解释引入实验中“光不沿直线传播”的现象？ 光经过圆盘发生衍射现象，绕过圆盘，在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。 泊松亮斑 中心有小亮斑 （四）衍射的应用 如何解释以下视频中的实验现象？ 孔较小时——屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围） （四）衍射的应用 圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？ 圆孔衍射 圆盘衍射 相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑 不同点： ①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小； ②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小； ③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。 第二部分：衍射光栅 （一）衍射光栅 阅读课本第99页回答如下问题： (1)什么是衍射光栅？ (2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？ 由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。 衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 （二）衍射光栅演示实验 巩固提升 课堂小结 光的衍射 光的衍射 衍射现象：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。 衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小。 衍射图样 单缝衍射 圆孔衍射 泊松亮斑 衍射光栅 课堂检测 1.让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的圆孔，当此圆孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，在孔后的屏上将先后出现的现象是(遮住侧面光) A.圆形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环 B.明暗相间的圆环　圆形光斑　倒立的烛焰 C.倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环 D.圆形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰 课堂检测 【答案】A 【解析】当圆孔较大时，屏上出现一个圆形光斑，随着圆孔缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当圆孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，即小孔成像；继续使圆孔缓慢收缩，当圆孔的大小与光波波长相差不多时，在屏上可以观察到明暗相间的圆环，即圆孔衍射的图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗，故A正确。 课堂检测 2. 一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到 A.与原来相同的明暗相间条纹，只是亮条纹比原来暗些 B.与原来不相同的明暗相间条纹，而中央亮条