4.5 光的衍射 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕光的衍射展开，涵盖定义、明显衍射条件、物理意义，以及单缝、圆孔、泊松亮斑、衍射光栅等衍射现象及规律。通过单缝衍射实验操作导入，从光的直线传播过渡到衍射现象，建立与光的波动性的联系，搭建学习支架。 其亮点在于注重实验探究与科学思维，如单缝衍射实验调节狭缝宽窄观察现象，对比干涉与衍射条纹特征的表格分析，归纳单缝衍射规律。结合泊松亮斑历史案例，培养学生科学态度。学生能提升实验观察和逻辑分析能力，教师可借助结构化内容高效教学。

一 、光的衍射 1.光的衍射 光离开直线路径绕过障碍物传到阴影里去的现象叫做光的衍射现象。 2. 明显衍射的条件 障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多 3. 物理意义 光的衍射现象证明光是一种波 二 、单缝衍射 激光束 调节狭缝宽窄 狭缝 像屏 取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，在缝后适当距离处放一个像屏，用平行的单色光照射。 调节的狭缝的宽窄，如果能在光屏上观察到比狭缝的宽度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象存在。 单缝衍射 （1）中央亮纹宽而亮。 （2）两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗。 1.单缝衍射条纹的特征 光强 中央明纹 单缝衍射图样的光强分布 2.单缝衍射规律 （1）波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大。缝变窄通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮条纹的亮度降低。 不同缝宽的单缝衍射 （2）单缝不变时，光波越长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大。 不同波长的单缝衍射 （3）白光单缝衍射条纹：中间是白色的，两边是减弱很快的彩色条纹。且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色。 【归纳总结】(1)单缝衍射图样。 ①中央条纹最亮,越向两边越暗;条纹间距不等,越靠外,条纹间距越小,中央条纹最宽,两边条纹宽度变窄。 ②缝变窄通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮条纹的亮度降低。 ③中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关,入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 ④用白光做单缝衍射实验时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。 3.干涉条纹与衍射条纹的区别 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 4.光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的 只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。 三 、圆孔衍射 A B S 1. 孔较大时——屏上出现清晰的光斑 2. 孔较小时——屏上出现衍射花样 在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中,光屏上依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)。 1.衍射图样 明暗相间且不等距的同心圆环。（中央亮斑） 2.衍射条件 孔的尺寸接近波长或 比波长还要小 。 (2)圆孔衍射图样。 ①中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小,如图所示。 ②圆孔越小,中央亮斑的直径越大, 同时亮度越弱。 ③用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。 ④白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。 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 历史上一个著名的衍射图样——泊松亮斑 不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑)。 ①中央是亮斑。 ②形成泊松亮斑时,圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 ③周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 四 、衍射光栅 如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加。光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。 衍射光栅: (1)结构:有许多等宽的狭缝_______排列起来形成的光 学元件。狭缝的个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度 越高。 (2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度 变窄,亮度_____。 (3)衍射光栅的种类:透射光栅和_____光栅。 等距离 增加 反射 $