4.5 光的衍射 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第四章 光 第5节 光的衍射 第6节 光的偏振 激光 温故知新 机械波的衍射现象 波的衍射：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。 明显衍射的条件：狭缝、障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多 课堂引入 光的干涉现象说明光是一种波，衍射也是波特有的一种性质，那为什么我们看到的是“光沿直线传播”呢？ 单缝衍射 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 单缝衍射 将一束单色光垂直照射到单缝上，观察单缝宽度变化时，屏幕上的条纹变化 单缝衍射 1.单缝衍射图样： 明暗相间的条纹；中央亮条纹最宽最亮；越往外越暗、越窄，对称分布； 不等距。 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 2.单缝衍射图样与狭缝和波长的关系： 红光 单缝宽0.4mm 红光 单缝宽0.8mm 蓝光 单缝宽0.4mm ①波长一定时， 单缝越窄，中央条纹越宽越暗，条纹间距越大． 衍射越明显 ②单缝不变时， 波长越长，中央亮纹越宽，条纹间隔越大． 衍射越明显 白光的单缝衍射 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。 2.单缝衍射图样与狭缝和波长的关系： 单缝衍射 发生明显衍射的条件： 障碍物的尺寸与光的波长差不多，或比波长小时。 思考：分别让红光和蓝光通过相同的单缝和双缝，得到下列四个干涉或衍射图样，试分析哪些是干涉，哪些是衍射，每个图样的颜色。 单缝衍射和双缝干涉的比较 名称 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生 条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加 条纹 宽度 宽度不等，中央最宽 宽度相等 条纹 间距 间距不等， 越靠外条纹间距越小 等间距 亮度 中间最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度相等 相同点 成因 干涉、衍射都有明暗相间的条纹， 条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果 意义 干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波 圆孔衍射 A S 1.孔较大时——屏上出现清晰的光斑 圆孔衍射图像：光几乎沿直线传播 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，圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围） S 现象： ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的不等距同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。 ②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 ③用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。 ①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。 ③白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。 红色激光的圆孔衍射图样 白光的圆孔衍射图样 圆孔衍射 3.光的圆孔衍射的特点： 圆盘衍射 1.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 中心有极小亮斑 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； 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； 圆孔衍射 圆盘衍射 2.光的圆孔衍射与圆盘衍射相同点和不同点 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。 N=1 N=2 N=3 衍射光栅 Lavf58.12.100 $