物理人教版（2023）選擇性必修第一冊4.5光的衍射（共19張ppt）

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4.5光的衍射

選擇性必修第一冊第四章光

復(fù)習(xí)回顧

1.什么是波的衍射現(xiàn)象？

2.產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么？

障礙物或孔的尺寸跟波長差不多或比波長小。

不考慮能量衰減，波長越長、孔越小、衍射越明顯。

波能夠繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。

注意：一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的一種現(xiàn)象

觀察與思考：

光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動性，說明光是一種波，什么在日常生活中我們觀察不到光的衍射，而且常常說“光沿直線傳播”呢？

光的衍射實驗

一、光的衍射

1.光的衍射：

光離開直線路徑繞過障礙物陰影里去的現(xiàn)象。

2.明顯衍射的條件：

障礙物或狹縫的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。

3.物理意義：光的衍射現(xiàn)象證明光是一種波。

二、單縫衍射

1.現(xiàn)象：如圖所示，點光源S發(fā)出的光經(jīng)過單縫后照射到光屏上，若縫較寬，則光沿直線傳播，傳播到光屏上的AB區(qū)域；

若縫足夠窄，則光不再沿直線傳播而是傳到幾何陰影區(qū)，在AA'，BB’區(qū)出現(xiàn)亮暗相間的條紋，即發(fā)生了衍射現(xiàn)象.

A

A

B

B

A

B

2.單色光單縫衍射圖樣的特點：

①條紋不等間距；

②上都條紋亮而寬；

③兩側(cè)條紋較暗較窄，對稱分布。

④波長一定時，單縫越窄，現(xiàn)象越明顯，上都亮紋越寬越暗

單縫寬度

（2）不同色光或不同寬度單縫衍射條紋的特征

③白光的單縫衍射條紋為上都亮，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色（波長最長），靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色（波長最短）。

總結(jié)：波長越長、孔越小、衍射越明顯。

①單縫一定，波長越大，衍射，上都亮紋越。

②波長一定，單縫越窄，上都條紋越，條紋間距。

越明顯

寬

寬

越大

光的干涉和衍射圖樣比較

（1）干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。

（2）衍射：上都有一條較寬亮條紋，兩邊是對稱明暗相間的條紋，不等距，亮條紋的亮度向兩邊減弱得很快。

條紋寬度的影響因素：

（雙縫）干涉圖樣

（單縫）衍射圖樣

雙縫間距越窄，條紋間距越大

單縫寬度越窄，條紋間距越大

（單色光）波長越長，條紋間距越大

（單色光）波長越長，條紋間距越大

單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋

單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋

6.各類孔的衍射現(xiàn)象

6.圓孔衍射

孔很大時，出現(xiàn)清晰光斑

孔較小時，出現(xiàn)以上都最亮的光斑為圓心的逐漸變暗的不等距的同心圓，這些圓環(huán)的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所能照明的范圍

7.圓盤衍射——泊松亮斑

(1)實驗：光經(jīng)一個不透明圓盤。

(2)現(xiàn)象：在不透明圓盤的陰影后面，出現(xiàn)了一個亮斑。

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．

7.圓孔衍射與圓盤衍射

圓孔衍射

圓盤衍射

相同點：均是明暗相間的光環(huán),中心均有亮斑

圓孔衍射的背景是黑暗的,而圓盤衍射圖樣中的背景是明亮的。

圓孔衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大,

圓盤衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減?。?/p>

不同點：圓孔衍射中心亮斑較大,而泊松亮斑較??；

泊松亮斑

8.光的直線傳播的條件

只有在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下，

光才可以看作是沿直線傳播的。

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

例1.(多選)關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是()

A．光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射

B．白光的單縫衍射圖樣是黑白相間的直條紋

C．雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象

D．雙縫干涉圖樣與單縫衍射圖樣中的條紋寬度都是均勻的，只是亮度規(guī)律不同

AC

【課堂練習(xí)】

二、衍射光柵

1.結(jié)構(gòu)：由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學(xué)儀器．

2.衍射圖樣特點與單縫衍射相比，增加條紋個數(shù)，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加．

例2.(多選)如圖所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣。分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是()

A．