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

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 昆虫的薄翼、鸟类的羽毛在阳光下为什么会熠熠生彩？ 七彩祥云是怎么形成的？ 星芒是怎么形成的？ 【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？ 实验演示 S 一、光的衍射 1.光的衍射：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。 2.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 观察下列衍射图样，分析衍射规律： 不同色光的单缝衍射 3.不同波长光的衍射图样： ① 单缝不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。 ②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． 4.不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ① 单缝一定，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。 ②波长一定，单缝越窄，中央条纹越宽，条纹间距越大。 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（波长最长），靠近光源的内侧为紫色（波长最短）。 总结：波长越长、孔越小、衍射越明显。 光的干涉和衍射图样比较 双缝干涉与单缝衍射图样的不同？ 单缝衍射与双缝干涉条纹的异同比较 （1）相同点：产生原理都是由于光的叠加而产生 的，中央均为明纹；明暗相间的；对称分布。 （2）不同点： ①干涉条纹是等间距的，各条纹的亮度差别较小， 条纹条数较多。 ②衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽， 两侧条纹较暗较窄，对称分布； 圆孔、圆盘衍射 圆孔衍射 圆孔衍射 A S 1、孔较大时——屏上出现清晰的光斑 几乎沿直线传播 2、 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） 以中央最亮的光斑为圆心的逐渐变暗的不等距的同心圆 3.圆孔衍射图样的两个特点 a．单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不 等距的圆环．越向外，亮环亮度越低． b．白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环． 圆孔衍射现象 圆盘衍射 不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑． 实验：在光束中放一个不透明圆盘 现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。 中心有小亮斑 圆盘衍射 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。 当时的另一位法国科学家泊松是光的波动说的反对者，他按照菲涅耳的理论计算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长、在适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为这是荒谬可笑的，并认为这样就驳倒了光的波动说。 泊松亮斑趣事 但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑（图 ），这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。后人为了纪念这个有意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称为阿拉果亮斑。 泊松亮斑 圆盘衍射 圆孔衍射 圆盘衍射 圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？ 20 归纳对比 圆 衍射 圆 衍射 圆盘和小圆孔的衍射图样对比 相同点： 均是 的光环,中心均有 . 不同点： ①圆孔衍射中心亮斑较 ,而泊松亮斑较 ； ②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而 , 圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而 ； ③圆孔衍射的背景是 的,而圆盘衍射图样中的背景是 的。 大 小 增大 减小 黑暗 明亮 明暗相间 亮斑 孔 盘 光的衍射现象 不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果． 圆屏衍射 圆孔衍射 钢针的衍射 衍射现象 2、用两只铅笔并在一起，通过狭缝看日光灯，若狭缝与灯管平行、会观察到七彩条纹； 1、拿一个剃须刀片对着太阳看，会发现边缘模糊 百度贴吧：本人近视四百度，有散光。今天无意中发现，两手的食指和中指并拢（留有两三毫米指缝）两手横着放，然后两只眼睛同时靠近双手手指缝，快贴上了，通过指缝看东西会清楚很多啊，