4.5 光的衍射 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 第五节 光的衍射 高中物理选择性必修第一册 复习回顾 1.机械波发生明显衍射的条件是什么？ 2.水波发生明显的衍射的现象是什么？ 当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，就会发生明显的衍射现象。 新课引入 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？ 光的衍射 光的衍射 实验现象： 1、当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹，减小缝宽，亮条纹的宽度也在减小； 2、当缝宽减小到很窄时，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；同时亮条纹的宽度随着缝宽减小逐渐变宽，明暗相间的条纹间距也随着缝宽减小逐渐变大。 光的衍射 1、光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是光的衍射现象。 现象解释： 2、光发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟光的波长相差不大，或者比波长更小时，就会发生明显的衍射现象。 3、物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。 光的衍射 4、单缝衍射的条纹特征： ①中央亮纹宽而亮 ②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗 ③中央亮条纹宽度和条纹间距随着缝宽减小而逐渐增大 光的衍射 不同色光的单缝衍射 不同缝宽的单缝衍射 光的衍射 5、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，靠近中央光源的内侧为紫色。 光的衍射 光的干涉和衍射图样比较 光的衍射 6、干涉条纹与衍射条纹的区别 不同点： 双缝干涉：明暗相间等间距的条纹，亮度向两边递减的较慢； 单缝衍射：中央有一条宽又亮的条纹，两侧条纹窄而暗，亮度向 两边递减的很快； 相同点： ① 单色光的现象为明暗相间的条纹，白光为彩色条纹，且两侧对称分布；波长越长，条纹间距也越宽； ② 双缝间距越小，单缝宽度越小，条纹间距则越大； 光的衍射 不同尺寸的圆孔衍射现象 光的衍射 不同形状的圆孔衍射现象 光的衍射 7、圆盘衍射与泊松亮斑 当用光照射一个不透光的圆盘时，在圆盘后面的阴影中心会出现一个亮斑，叫做泊松亮斑。 光的衍射 8、圆孔衍射与圆盘衍射图像区别 圆孔衍射图像 圆盘衍射图像 光的衍射 光在没有障碍物的均匀介质中是沿着直线传播的。 在衍射现象的研究中，如果障碍物或者狭缝的尺寸很大时，衍射现象不明显，也可以近似认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物或者狭缝的尺寸足够小时，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿着直线传播了。 9、光沿着直线传播的条件： 光的衍射 DNA衍射图谱 衍射光栅 神奇的魔术 衍射光栅 衍射光栅由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学元件。 衍射光栅 全息光栅‌:利用光刻技术制作，具有高分辨率和广泛的光谱 覆盖范围，常用于高精度光谱分析。 偏振光栅‌:利用偏振特性实现光的调制，适用于特殊光学系 统。 透射光栅‌：光通过光栅的透明部分发生衍射，常用于光谱仪 等设备中。 反射光栅‌：光通过光栅的反射面发生衍射，广泛应用于高反 射率金属基板上。 各种用途的衍射光栅 练习与应用 1．关于光的衍射现象，下列说法正确的是（　　） A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉 D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 A 练习与应用 2.一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的图样。下列四幅图分别为光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过双缝、光通过单缝后，在光屏上形成的图样。图样中有一幅形成原理与其他不同，该图样是( ) C 练习与应用 A.图甲:光经过大头针尖时的图样 B.图乙:用X射线拍摄的DNA晶体的图样 C.图丙:白光照射肥皂膜呈现出彩色条纹的图样 D.图丁:用光照射不透明的小圆盘，其背后阴影中心出现亮斑的图样 3.下列四幅图都反映了光的特性，其中一个与其他图片所包含的原理不同的是( ) C 练习与应用 4.在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（ ） A.这是利用光的直线传播规律 B.这是利用光的衍射现象 C.如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D.如果屏上条纹变宽，表明细丝细了 BD 5.如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是( ) 练习与应用 abcd Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$