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

4.５光的衍射 选择性必修第一册&第四章 光 授课教师：杨孝波 课堂引入 问题1: 什么是波的衍射现象？ 问题2: 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。波长越长、孔越小、衍射越明显。 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。 问题3:为什么日常生活中很难观察到光的衍射？ 可见光的波长很短（大约400nm-780nm） 知识回顾 1.定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象. 2.衍射图样：衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样. 3.衍射的原因： 也是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹。 “光线”拐弯了！ 一、光的衍射 4.发生明显衍射条件： 障碍物或者狭缝尺寸足够小 光的衍射有什么样的特点？ 一、光的衍射 条纹特点： ①中央宽（亮）两边窄（暗）、明暗相间。 ②波长一定时，单缝越窄—中央亮纹越宽。 ③缝宽一定时，波长越大—中央亮纹越宽。 ④白光的单缝衍射条纹中央为白色亮纹且外侧呈红色,两侧边缘为彩色条纹。 一、光的衍射－单缝衍射 单缝衍射双缝干涉的比较 不同点： （1）条纹宽度 （2）亮度 （3）条纹间距 一、光的衍射－单缝衍射 单缝衍射双缝干涉的比较 ` 一、光的衍射－单缝衍射 【典例1】多选）图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则( ) A．甲为红光的衍射图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的衍射图样 D．丁为紫光的干涉图样 BC 思考：只有单缝才会发生衍射吗？ 一、光的衍射－单缝衍射 二、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 二、圆孔衍射 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） 原因:来自单缝或圆孔上不同位置的光，在屏上叠加的结果. 以中央最亮的光斑为圆心的逐渐变暗的不等距的同心圆 二、圆孔衍射 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。 二、圆孔衍射 光遇到不透明的障碍物会出现什么情况呢？ 光是否可以绕过障碍物呢，跑到影子里面去呢？ 三、圆盘衍射 三、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。 泊松亮斑 中心有小亮斑 三、圆盘衍射 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 三、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，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 三、圆盘衍射 1.定义：衍射光栅的结构由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器． 2.特点：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． 衍射光栅的种类: 光栅和 光栅。 反射 透射 四、衍射光栅 (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。 四、衍射光栅 【典例2】在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（　　） A．甲是双缝干涉图样、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 B．乙是单缝衍射图样、丙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 C．甲是双缝干涉图样、丁是小圆孔衍射图样 D．乙是双缝干涉图样、丙是小圆孔衍射图样 【正确答案】A 课堂练习 学以致用 圆盘衍射 光的衍射 圆孔衍射 明显衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小 均是明暗相间的光环,中心均有亮斑 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； 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． 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。 课堂小结 【典例1】（