4.5 光的衍射（教学课件）物理人教版2019选择性必修第一册

第四章 光 物理选择性必修第一册 •人教版2019 第五节 光的衍射 学习目标 01 02 03 04 物理观念 了解光发生明显衍射现象的条件，知道衍射条纹和干涉条纹的区别。 科学思维 通过观看演示图片，思考光发生衍射现象的本质，用科学类比的方法研究光的衍射现象和光的干涉现象的异同。 科学探究 结合演示实验及演示视频，学生分组探究光发生明显衍射现象的条件，并探究单缝衍射、小孔衍射以及圆盘衍射图样的特征。 科学态度与责任 能够将所学的知识应用在生活中，在生活中发现物理现象，用所学的物理知识解释生活中的物理现象，在科学研究中必须要有坚定的自信心和踏实勤奋的态度。 重点难点 教学重点 教学难点 光的衍射条纹的特点以及发生明显衍射现象的条件。 光的衍射图样和干涉图样的比较。 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？ 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. 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 课堂引入 S 既然光也是一种波，那么应该也会产生衍射现象？为什么平时我们看到的光是沿的直线传播的？ 光的衍射 01 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。 一、光的衍射 1.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。 2.衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 3.光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。 单缝衍射条纹 02 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； 红光a=0.8mm 红光a=0.4mm 4.波长一定时，单缝越窄，现象越明显。 二、单缝衍射条纹 单色光单缝衍射图样的特点： 二、单缝衍射条纹 1.波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大．(衍射越明显) 2.单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大(衍射越明显) 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． 二、单缝衍射条纹 单色光单缝衍射图样的特点： 单缝衍射与双缝干涉条纹的比较 03 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 （双缝）干涉图样 （单缝）衍射图样 双缝间距越小，条纹间距越大 单缝宽度越小，条纹间距越大 （单色光）波长越小，条纹间距越小 （单色光）波长越小，条纹间距越小 单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹 单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹 三、单缝衍射与双缝干涉条纹的比较 圆孔衍射 04 四、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 四、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 四、圆孔衍射 S 四、圆孔衍射 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 五、圆盘衍射 五、圆盘衍射 不同点： 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。 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； 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 ①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小； 拓展1：圆孔衍射与圆盘衍射 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 拓展2：光的衍射现象 衍射光栅 04 1.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.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． 六、衍射光栅 【例1】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 A AC 【例3】(多选)对光的衍射现象的定性分析，正确的是( ) A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象 B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果 C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 ABC 课堂小结 光的衍射 圆盘衍射 圆孔衍射 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。 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． 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； 均是明暗相间的光环，中心均有亮斑 【例2】(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 B．白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹 C．双缝干涉中也存在衍射现象 D．双缝干涉图样与单缝衍射图样中的条纹宽度都是均匀的，只是亮度规律不同 $