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

该高中物理课件聚焦光的衍射现象，系统讲解衍射定义、明显衍射条件及单缝、圆孔、圆盘衍射特点，课堂引入通过回顾波的衍射定义和条件，设问“光为何日常沿直线传播”，衔接旧知与新知，搭建学习支架。 其亮点在于以核心素养为导向，通过实验观察单缝宽度与波长对衍射的影响，对比辨析单缝衍射与双缝干涉的表格，结合泊松亮斑历史案例培养科学思维与探究能力，课堂小结结构化梳理要点，助力学生理解衍射本质，为教师提供逻辑清晰、实例丰富的教学资源。

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，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。 知识回顾 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？ 波能够绕到障碍物继续传播的现象。 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 课堂引入 注意：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的一种现象 既然光也是一种波，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？ 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 1.中央条纹最宽，亮度最高， 两侧条纹对称分布，而条纹较暗； 红光a=0.2mm 红光a=0.1mm 单缝衍射现象一： 一、光的衍射： 光能绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象 一、光的衍射 2.缝越窄，中央亮纹越宽，亮度降低 一、光的衍射： 1.光能绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象 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。 一、光的衍射 2.衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 1.单缝的宽度一定时，波长越长的单色光中央亮纹越宽 二、单缝衍射条纹 单缝衍射的特点二： 2. 白光单缝衍射条纹为中央亮纹为白色，旁边彩色条纹最内侧为紫光，外侧为红光 红光a=0.4mm aaaaaa 二、单缝衍射条纹 单缝衍射图样的特点： ③白光的单缝衍射条纹为中央亮纹为白色，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。 ②单缝一定，波长越大，中央亮纹越 ，衍射 。 ① 波长一定，单缝越窄，中央条纹越 ，衍射 。 越明显 宽 宽 越明显 单缝衍射图样与双缝干涉图样的比较 单缝衍射图样与双缝干涉图样 产生条件、 条纹宽度、 条纹间距、 亮度 等有什么异同点？ 想一想？ 种类 项目　　 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 条纹宽度 条纹间距 亮度 相同点 单缝衍射与双缝干涉的比较 三、单缝衍射与双缝干涉条纹的比较 狭缝足够小(发生明显衍射) 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗 各条纹亮度基本相同 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 (多选)如图所示的四种明暗相间的条纹， 是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪 形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的 衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹，下 列判断正确的是 A．图甲是红光的双缝干涉图样 B．图乙是紫光的双缝干涉图样 C．图丙是紫光的单缝衍射图样 D．图丁是红光的单缝衍射图样 √ √ 四、圆孔衍射 1. 孔较小时——屏上出现衍射图样（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 四、圆孔衍射 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。 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 光的衍射现象 光是否可以绕过障碍物呢，跑到影子里面去呢？ 光遇到不透明的障碍物会出现什么情况呢？ 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。 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。 五、圆盘衍射（泊松亮斑） 五、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。 五、圆盘衍射 泊松亮斑 中心有小亮斑 D 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,哪一个可能是由小圆板实验得到的泊松亮斑图案(　　) 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 六、衍射光栅 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 Lavf58.46.101 Lavf58.12.100 【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 $