第十三章光《第5節(jié) 光的衍射》課件

第十三章光第5節(jié)光的衍射

學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察認(rèn)識(shí)光的衍射現(xiàn)象，知道衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性證據(jù)。2．理解產(chǎn)生明顯衍射的條件，知道光的衍射圖樣的主要特征，了解常見的衍射現(xiàn)象。問(wèn)題提出

光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動(dòng)性，而波動(dòng)性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？如果有衍射現(xiàn)象，為什么在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？水波、聲波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，它們發(fā)生衍射的現(xiàn)象特征是什么？條件是什么？一、光的衍射現(xiàn)象新課內(nèi)容波長(zhǎng)很短：400nm--700nm激光束

取一個(gè)不透光的屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏。如何才能觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？一、光的衍射現(xiàn)象新課內(nèi)容2.發(fā)生明顯衍射的條件：當(dāng)障礙物的尺寸（或者小孔的尺寸）接近波長(zhǎng)或比波長(zhǎng)還要小。1.定義：光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫衍射圖樣。（2）中央亮紋寬而亮。（3）兩側(cè)條紋具有對(duì)稱性，亮紋較窄、較暗。二、單縫衍射圖樣的及其規(guī)律新課內(nèi)容（1）條紋不等間距。1.單縫衍射條紋的特征2.單縫衍射規(guī)律

（1）波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫越窄,中央條紋越寬，各條紋間距越大；二、單縫衍射圖樣的及其規(guī)律新課內(nèi)容想一想：當(dāng)單縫的寬度不變，改用不同的單色光做衍射實(shí)驗(yàn)，衍射圖樣有什么規(guī)律？結(jié)論：?jiǎn)慰p不變，波長(zhǎng)越大，衍射越明顯，中央亮紋越寬2.單縫衍射規(guī)律二、單縫衍射圖樣的及其規(guī)律新課內(nèi)容（2)單縫不變時(shí)，波長(zhǎng)越大，中央亮紋越寬，條紋間隔越大。兩個(gè)光源（雙縫）；各明紋或暗紋寬度基本相等。單個(gè)光源（單縫）；中央條紋最寬最亮,兩側(cè)條紋寬度、亮度逐漸減小。干涉條紋衍射條紋三、單縫衍射與雙縫干涉條紋的異同比較新課內(nèi)容1.相同點(diǎn)：產(chǎn)生原理都是由于光的疊加而產(chǎn)生的，中央均為明紋；明暗相間的；對(duì)稱分布。2、不同點(diǎn)：（1）干涉條紋是等間距的，各條紋的亮度差別較小，條紋條數(shù)較多。（2）衍射條紋不等間距，中央條紋亮而寬，兩側(cè)條紋較暗較窄，對(duì)稱分布；三、單縫衍射與雙縫干涉條紋的異同比較新課內(nèi)容ABS

孔較大時(shí)——屏上出現(xiàn)清晰的光斑四、常見的衍射現(xiàn)象新課內(nèi)容1.圓孔衍射ABS

孔較小時(shí)的衍射圖樣——屏上出現(xiàn)亮暗相間、不等間距的圓環(huán)。（這些圓環(huán)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光沿直線傳播所能照明的范圍）科學(xué)的足跡---泊松亮斑實(shí)驗(yàn)：在光束中放一個(gè)不透明的圓盤現(xiàn)象：在不透明圓盤的陰影后面，中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑小圓盤和小圓孔做衍射圖樣特點(diǎn)圓孔衍射圓盤衍射泊松亮斑新課內(nèi)容2.各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過(guò)物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果。圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射四、常見的衍射現(xiàn)象光經(jīng)過(guò)刀片的邊緣時(shí)發(fā)生衍射新課內(nèi)容3.衍射光柵：（1）透射光棚:在玻璃片上刻有許多等寬而又間距相等的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，未刻的部分相當(dāng)于透光的狹縫,一般每毫米有幾十到幾千個(gè)狹縫。（2）反射光柵:在高反射率的金屬上刻痕.四、常見的衍射現(xiàn)象N=1N=2N=3N=4新課內(nèi)容四、常見的衍射現(xiàn)象如果增加狹縫的個(gè)數(shù)，衍射條紋寬度變窄，亮度將增加。鞏固練習(xí)1.下列屬于光的衍射現(xiàn)象的是：（）A.雨后天空出現(xiàn)的絢麗的彩虹B.陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋C.太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋D.眼睛瞇成一條線看到的發(fā)光的電燈周圍有彩色花紋D2.用單色光照射雙縫，在像屏上觀察到明暗相間的干涉條紋，現(xiàn)用遮光板將其中的一個(gè)縫擋住，則像屏上觀察到（）A.寬度均勻的明暗相間的條紋。B.中央亮而寬，兩邊窄而暗條紋。C.一條亮紋。D.一片亮光。B鞏固練習(xí)3.下列關(guān)于單縫衍射的說(shuō)法中，正確的是（）A.和光的雙縫干涉圖樣相同B.各亮條紋的寬度不同而亮度相同C.各亮條紋的寬度相同而亮度不同D.中央亮條紋的寬度最寬，亮度最亮D鞏固練習(xí)4.我們經(jīng)?？梢钥吹?，凡路邊施工處總掛有紅色的電燈，這除了紅色光容易引起人的視覺注意以外，還有一個(gè)重要的原因，這一原因是紅色光（）A．比其他色光更容易發(fā)生衍射B．比其他可見光更容易發(fā)生干涉C．比其他可見光更容易發(fā)生反射D．比其他可見光更容易發(fā)生折射A鞏固練習(xí)5.關(guān)于衍射下列說(shuō)法正確的是（）A.衍射現(xiàn)象中衍射花樣有亮暗條紋的出現(xiàn)是光的疊加的結(jié)果B.雙縫干涉中也存在著光的衍射現(xiàn)象C.影的存在是一個(gè)與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實(shí)D.一切波都可以產(chǎn)生衍射ABD鞏固練習(xí)6.如下圖所示，是用游標(biāo)卡尺兩測(cè)腳間的狹縫觀察日光燈光源時(shí)所看到的四個(gè)現(xiàn)象。當(dāng)游標(biāo)卡尺兩測(cè)腳間的狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時(shí),所看到的四個(gè)圖像的順序是

。a、b、c、d鞏固練習(xí)雨后出現(xiàn)在天空中的彩虹花園里噴淋器旁的彩虹13.5光的衍射產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或縫、孔的尺寸比波長(zhǎng)小或者跟波長(zhǎng)相差不多問(wèn)題1.什么是波的衍射現(xiàn)象？

激光束調(diào)節(jié)狹縫寬窄狹縫像屏

取一個(gè)不透光的屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏，用平行的單色光照射。

調(diào)節(jié)狹縫的寬窄，如果能在光屏上觀察到比狹縫的寬度寬得多的亮區(qū)，就證明了光的衍射現(xiàn)象存在。

單色光的衍射圖樣:1.中間亮紋最寬最亮。2.兩邊是對(duì)稱的明暗相間條紋。3.亮條紋強(qiáng)度和寬度向兩邊逐漸減小。1.單縫衍射衍射圖樣光強(qiáng)中央明紋單縫衍射圖樣的光強(qiáng)分布

白光單縫衍射條紋：中間是白色的條紋，兩邊是減弱很快的彩色條紋。觀察下列衍射圖樣，分析衍射規(guī)律：不同色光的單縫衍射不同縫寬的單縫衍射

1、波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大．

2、單縫不變時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的中央亮紋越寬，條紋間隔越大．

3、白熾燈的單縫衍射條紋：中央為白色亮紋，兩側(cè)為彩色條紋．2.圓孔衍射光通過(guò)圓孔(小到一定程度)在屏上會(huì)出現(xiàn)：中間較亮，周圍明暗相間的圓環(huán)，且亮度小。這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)根據(jù)光的直線傳播所應(yīng)照明的面積。3.泊松亮斑光照到不透明的小圓板上，在屏上圓板的陰影中心，有一個(gè)亮斑，這個(gè)亮斑取名叫泊松亮斑

不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過(guò)物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果．歷史上曾有一個(gè)著名的衍射圖樣——泊松亮斑．

在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)小或跟光的波長(zhǎng)相差不多的時(shí)候出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象。二.光發(fā)生明顯衍射的條件

衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏1.雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：2.單縫衍射圖象特點(diǎn)：三.光的干涉和光的衍射的比較3.雙縫干涉和單縫衍射都是光波疊加的結(jié)果,只是干涉條紋是有限的幾束光的疊加,而衍射條紋可認(rèn)為是極多且復(fù)雜的相干光的疊加。明暗相間、中間較寬較亮，兩邊對(duì)稱亮度和寬度逐漸減弱明暗相間、等間距等亮度紅光小結(jié):光的衍射單縫衍射圓孔衍射泊松亮斑明顯衍射條件例1、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光)，這時(shí)()A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失

B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無(wú)任何光亮C2．對(duì)于衍射現(xiàn)象的分析正確的是

A．光的衍射是光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象

B．光的衍射完全否定了光的直線傳播的結(jié)論

C．光的衍射為光的波動(dòng)說(shuō)提供了有力的證據(jù)

D．光的衍射條紋圖樣是光波相疊加的結(jié)果

ACD3.一個(gè)不透光的薄板上有兩條平行的窄縫，有一頻率單一的紅光通過(guò)兩窄縫在與薄板平行的屏上呈現(xiàn)明暗相間的間隔均勻的紅色條紋，若將其中一窄縫擋住讓另一縫通過(guò)紅光，則在屏上可觀察到（）A．明暗與原來(lái)相同，間隔均勻的紅色條紋B．明暗與原來(lái)不相同，間隔不均勻的紅色條紋C．一條紅色的條紋D．既無(wú)條紋，也不是一片紅光，而是光源的像B4．單