第5節(jié)　光的衍射 課件

物理第四章光第5節(jié)光的衍射[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道光的衍射現(xiàn)象，知道幾種衍射現(xiàn)象的圖樣．2．理解光產(chǎn)生明顯衍射的條件．(重點(diǎn))3．知道衍射光柵的結(jié)構(gòu)和衍射圖樣的特點(diǎn)，知道衍射光柵的兩種分類(lèi)．01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1光的衍射1．定義：光繞過(guò)________偏離直線傳播的現(xiàn)象．2．產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸接近光的波長(zhǎng)或比光的波長(zhǎng)還小．障礙物3．單縫衍射的條紋特點(diǎn)(1)中央條紋為_(kāi)_______，離中心條紋越遠(yuǎn)，亮條紋的寬度______，亮度______．(2)狹縫越窄，中央亮條紋______．4．圓盤(pán)衍射(泊松亮斑)(1)現(xiàn)象：用平行光照射一個(gè)不透光的小圓盤(pán)時(shí)，在圓盤(pán)陰影中心出現(xiàn)一個(gè)______．(2)衍射圖樣的特點(diǎn)：圓形陰影中心有一______，與小孔衍射圖樣有明顯區(qū)別．亮條紋越窄越暗越暗亮斑亮斑[判一判](1)光的衍射說(shuō)明光不能沿直線傳播．(

)(2)陽(yáng)光下茂密的樹(shù)蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的．(

)(3)隔著帳幔看遠(yuǎn)處的燈，見(jiàn)到燈周?chē)椛洳噬墓饷ⅲ枪獾母缮娆F(xiàn)象．(

)(4)白光通過(guò)盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌?，可看到彩色光，是光的衍射現(xiàn)象．(

)(5)衍射現(xiàn)象中也有干涉的成分．(

)××××√[想一想]衍射和干涉條紋都是明暗相間的，兩種條紋是否完全一樣？提示：不一樣．衍射條紋是中間最寬、最亮，從中間向兩側(cè)逐漸變窄、變暗；干涉條紋是等間距的條紋，寬度和亮度相同．知識(shí)點(diǎn)2衍射光柵1．結(jié)構(gòu)有許多等寬的狹縫________排列起來(lái)形成的光學(xué)元件．狹縫的個(gè)數(shù)越多，衍射條紋的寬度越______，亮度越______．2．衍射圖樣的特點(diǎn)與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變______，亮度______．3．衍射光柵的種類(lèi)______光柵和______光柵．等距離窄亮窄增加反射透射1．(光明顯衍射的條件)(多選)沙塵暴是由土地的沙化引起的一種惡劣的天氣現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見(jiàn)度只有十幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種情況下(

)A．只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面B．只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面C．只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面D．只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面√√2．(光的衍射)下列現(xiàn)象中屬于光的衍射現(xiàn)象的是(

)A．雨后天空美麗的彩虹B．陽(yáng)光下肥皂膜的彩色條紋C．光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋D．對(duì)著日光燈從狹縫中看到的彩色條紋√解析：雨后天空出現(xiàn)美麗的彩虹，這是太陽(yáng)光通過(guò)懸浮在空氣中細(xì)小的水珠折射而成的，白光經(jīng)水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現(xiàn)象叫作光的色散現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋屬于光的干涉，故B錯(cuò)誤；一束白光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶屬于光的折射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；通過(guò)一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋，屬于單縫衍射，故D正確．3．(單縫衍射)(多選)做單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用激光比普通光源效果更好，圖像更清晰．如圖甲所示，如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過(guò)感光元件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況．下列說(shuō)法正確的是(

)A．做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如圖乙所示B．做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如圖丙所示C．做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如圖乙所示D．做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如圖丙所示√√解析：雙縫干涉條紋等間距，單縫衍射條紋一定不等間距，即中央寬、兩邊窄的明暗相間的條紋．若做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如圖乙所示，故A正確，B錯(cuò)誤；若做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如圖丙所示，故C錯(cuò)誤，D正確．4．(物理光學(xué)綜合問(wèn)題)(多選)下列說(shuō)法正確的是(

)A．光纖通信利用了全反射的原理B．水面上的油膜在陽(yáng)光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色，這是由光的衍射造成的C．障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多時(shí)，一定不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象D．人們瞇起眼睛看燈絲時(shí)看到的彩色條紋是光的單縫衍射圖樣√√解析：光纖通信是利用了光的全反射原理制成的，故A正確；水面上的油膜在陽(yáng)光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色，這是由油膜的上下表面反射的光相遇后疊加形成的，屬于光的干涉，故B錯(cuò)誤；障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多時(shí)，也會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過(guò)不明顯，故C錯(cuò)誤；人們瞇起眼睛看燈絲時(shí)看到的彩色條紋是光的衍射圖樣，故D正確．探究一對(duì)光的衍射現(xiàn)象的理解【問(wèn)題導(dǎo)引】如圖所示，是用光射到一個(gè)不透光的小圓形障礙物上形成的影，影的中心有一個(gè)圓形的亮斑，你知道這是怎樣形成的嗎？提示：光的衍射1．光的衍射(1)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多．(2)光是一種波光的干涉現(xiàn)象表明光是一種波，由于衍射是波的特點(diǎn)，則光能夠發(fā)生衍射，因此，光能夠繞過(guò)障礙物或通過(guò)小孔進(jìn)入幾何陰影區(qū)而傳播，即發(fā)生衍射現(xiàn)象．(3)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍是4.0×10－7～7.6×10－7m，由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，光的衍射現(xiàn)象不易觀察．2．兩種不同的衍射現(xiàn)象(1)單縫衍射①單色光的單縫衍射圖樣是明暗相間、亮度越來(lái)越暗且不等距的條紋，中央是亮紋，亮度大，寬度也大；波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋間距越大，中央亮紋越寬；②白光的單縫衍射圖樣中央是白色亮紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央亮紋的色光是紫光，最遠(yuǎn)離中央亮紋的色光的是紅光．(2)泊松亮斑——障礙物的衍射現(xiàn)象各種不同形狀的障礙物也能使光發(fā)生衍射，使影的輪廓模糊不清．若在單色光傳播途中，放一個(gè)較小的圓形障礙物，會(huì)發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑．【例1】(多選)抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板上的一條同樣寬度的窄縫時(shí)產(chǎn)生的條紋相同，則下列描述正確的是(

)A．這是利用光的干涉現(xiàn)象B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了√√[解析]

題述現(xiàn)象符合光的衍射產(chǎn)生的條件，故B正確；由衍射產(chǎn)生的條件可知：絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越明顯，故D也正確．[針對(duì)訓(xùn)練1]

(多選)對(duì)于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，下列說(shuō)法正確的是(

)A．只有障礙物或孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)差不多甚至比波長(zhǎng)還要小的時(shí)候，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象B．光的衍射現(xiàn)象是光波相互疊加的結(jié)果C．光的衍射現(xiàn)象否定了光的直線傳播的結(jié)論D．光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性√√√解析：光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性，而小孔成像說(shuō)明了光沿直線傳播，要出現(xiàn)小孔成像，孔不能太小，光的直線傳播規(guī)律只是近似的(只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小的情況下，光才可以看成是沿直線傳播的)，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，它們是在不同條件下出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤，A、B、D正確．探究二單縫衍射與雙縫干涉的比較【問(wèn)題導(dǎo)引】在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，下列四幅圖片中，哪些屬于光的單縫衍射圖樣？哪些屬于光的干涉圖樣？提示：?jiǎn)慰p衍射條紋的特點(diǎn)是中央亮條紋最寬、最亮，雙縫干涉條紋是等間距的條紋，所以a是干涉圖樣，b、d是單縫衍射圖樣，c是水波的衍射圖樣．單縫衍射與雙縫干涉的比較

名稱(chēng)

項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多頻率、振動(dòng)方向相同，相位差恒定的兩列光波相遇疊加條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等名稱(chēng)

項(xiàng)目

單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋間距各相鄰條紋間距不等，越靠外條紋間距越小各相鄰條紋等間距亮度中間條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相同相同點(diǎn)成因干涉、衍射都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或者削弱的結(jié)果意義干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波特別提醒：(1)單縫衍射可以理解為若干個(gè)光源的干涉，從而理解條紋相間排列．(2)光波的波長(zhǎng)增大，衍射條紋、干涉條紋的寬度都變大．(3)復(fù)色光的衍射或干涉圖樣，可認(rèn)為是各單色光單獨(dú)衍射或干涉所成圖樣的疊加．【例2】(多選)圖(a)是做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的示意圖．先做操作1：用兩塊不同顏色的濾光片分別擋住雙縫屏上下兩半部分Ⅰ和Ⅱ；接著再做操作2：用不透明的擋板擋住b縫．若兩塊濾光片一塊是紅色，一塊是藍(lán)色，則(

)A．完成操作1后，光屏上出現(xiàn)的是圖(b)圖案，且甲是紅色條紋，乙是藍(lán)色條紋B．完成操作1后，光屏上出現(xiàn)的是圖(c)圖案，且丙是藍(lán)色條紋，丁是紅色條紋C．完成操作2后，光屏上出現(xiàn)的是圖(b)圖案，且甲是藍(lán)色條紋，乙是紅色條紋D．完成操作2后，光屏上出現(xiàn)的是圖(c)圖案，且丙是紅色條紋，丁是藍(lán)色條紋√√[解析]

(b)圖中的條紋為等間距明暗相間條紋，是干涉圖樣；(c)圖為中間最寬且不等間距