高中物理选修3-4 光的衍射（课堂PPT）

1、12课前预习：课前预习：障碍物或孔障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。的尺寸跟波长差不多或比波长小。波在它传播的方向上遇到障波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传的现象叫波的衍射传的现象叫波的衍射3 光的干涉现象反映了光的波动性，而光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，如波动性的另一特征是波的衍射现象，如果有衍射现象，果有衍射现象，为什么在日常生活中我为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？们没有观察到光的衍射现象呢？水波、声波都会发生衍水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射射现象，它们发生衍射

2、的现象特征是什么？的现象特征是什么？4波的衍射现象：5 一切波都能发生衍射，通过衍射把一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够能量传到阴影区域，能够发生明显衍发生明显衍射的条件射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多差不多光波波长很短光波波长很短 400-700nm400-700nm一、单缝衍射一、单缝衍射6 取一个不透光的屏，在它的中间装上一取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏照射，在缝后适当距离处放一个像屏激激光光束束调节狭调节狭缝宽窄缝宽窄像像屏屏1.1

3、.单缝衍射示意图单缝衍射示意图71 1. .中央亮纹宽而亮中央亮纹宽而亮2 2. .两侧条纹具有对称性，明暗相两侧条纹具有对称性，明暗相间且不等距间且不等距. .2.2.单缝衍射条纹的特征单缝衍射条纹的特征8单缝大小不变，波长越大，衍射越明单缝大小不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。显，中央亮纹越宽。2.2.单缝衍射条纹的特征单缝衍射条纹的特征蓝红9观察下列衍射图样，分析衍射规律：观察下列衍射图样，分析衍射规律：单缝衍射规律单缝衍射规律1 1、波长一定时，单缝越窄、波长一定时，单缝越窄, ,中央中央 条纹越宽，各条纹间距越大条纹越宽，各条纹间距越大( (衍衍射越明显射越明显) )2 2、

4、单缝不变时，波长大的中央亮、单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大纹越宽，条纹间隔越大( (衍射越明衍射越明显显) ) 3 3、白光（白炽灯）的单缝衍射、白光（白炽灯）的单缝衍射 条纹为中央亮条纹为中央亮, ,两侧为彩色条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色为紫色改变缝宽改变缝宽改变波长改变波长103.3.单缝衍射单缝衍射与与双缝干涉条纹双缝干涉条纹和区别和区别是明暗相间、等是明暗相间、等间距的、中央条间距的、中央条纹最亮的图像。纹最亮的图像。中央条纹最宽最中央条纹最宽最亮，两侧条纹亮，两侧条纹宽宽度、亮度度、亮度逐渐减逐渐减小。小。干涉条

5、纹干涉条纹衍射条纹衍射条纹11ABS 1 1. .孔较大时孔较大时屏上出现清晰的光斑屏上出现清晰的光斑二二. .圆孔衍射圆孔衍射12ABS 2 2. .孔较小时孔较小时屏上出现衍射花样（亮暗屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围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）远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）二二. .圆孔衍射圆孔衍射13S二二. .圆孔衍射圆孔衍射原因原因: :来自单缝或圆孔上不同位置的光来自单缝或圆孔上不同位置的光, ,在在屏上屏上叠加叠加的结果的结果. .14 不不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的只是狭缝和圆孔，各种不同形状

6、的物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样著名的衍射图样泊松亮斑泊松亮斑实验：实验：在光束中放一个不在光束中放一个不透明圆盘透明圆盘.现象：现象：在不透明圆盘的阴在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑影后面，出现了一个亮斑.三三. . 圆屏衍射圆屏衍射15泊松亮斑泊松亮斑圆屏衍射图样圆屏衍射图样三三. . 圆屏衍射圆屏衍射在其影子的中心有一个亮斑在其影子的中心有一个亮斑16光的衍射现象光的衍射现象 不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清以至使影的轮廓模糊不清

7、，其，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果圆屏衍射圆屏衍射圆孔衍射圆孔衍射钢针的衍射钢针的衍射17问题：问题：单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央条纹较远处的条纹亮度也很低，不能达到实用条纹较远处的条纹亮度也很低，不能达到实用要求。实验表明，增加狭缝的个数，衍射条纹要求。实验表明，增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加。的宽度将变窄，亮度将增加。衍射光栅衍射光栅是由许多是由许多等宽的狭等宽的狭缝等距离的排列起来缝等距离的排列起来形成的形成的光学仪器。可分为光学仪器。可分为透射光栅透射光栅和反射光栅和反射光栅。四

8、四. .衍射光栅衍射光栅18四四. .衍射光栅衍射光栅19 干涉现象与衍射现象产生的原因及区别干涉现象与衍射现象产生的原因及区别1.产生原因产生原因 干涉现象和衍射现象都是由于光的叠加而产生的。对干涉现象和衍射现象都是由于光的叠加而产生的。对衍射现象来说，小孔处的光源可以看成无数个子波源，衍射现象来说，小孔处的光源可以看成无数个子波源，它们在空间也会叠加，振动加强的点产生明条纹，振动它们在空间也会叠加，振动加强的点产生明条纹，振动减弱的点产生暗条纹。减弱的点产生暗条纹。 干涉现象中每一个小孔（缝）也能发生衍射，衍射现干涉现象中每一个小孔（缝）也能发生衍射，衍射现象中各子光源也能发生干涉，即象中

9、各子光源也能发生干涉，即“干中有衍，衍中有干中有衍，衍中有干干”。我们称双缝为干涉，单缝或多缝为衍射。我们称双缝为干涉，单缝或多缝为衍射。2.二者区别二者区别（1）产生条件不同）产生条件不同光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加。只要狭光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加。只要狭缝或孔足够小，任何光都能发生衍射。缝或孔足够小，任何光都能发生衍射。20（2）条纹宽度不同）条纹宽度不同干涉条纹是等宽、等距的，而衍射条纹中央最宽，干涉条纹是等宽、等距的，而衍射条纹中央最宽，两侧的亮纹逐渐变窄。两侧的亮纹逐渐变窄。（3）光强分布不同）光强分布不同干涉条纹，从中央明条纹往两侧光强变化很小。衍干涉条

10、纹，从中央明条纹往两侧光强变化很小。衍射条纹的光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮射条纹的光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮纹逐渐变暗。纹逐渐变暗。（4）条纹的变化情况不同）条纹的变化情况不同干涉条纹间距与波长成正比。衍射条纹与波长有关，干涉条纹间距与波长成正比。衍射条纹与波长有关，但缝宽影响更大。但缝宽影响更大。211、下列属于光的衍射现象的是：、下列属于光的衍射现象的是：A雨后天空出现的绚丽的彩虹雨后天空出现的绚丽的彩虹B阳光下肥皂膜上的彩色条纹阳光下肥皂膜上的彩色条纹C太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹D眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹

11、E眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围 有彩色花纹有彩色花纹DE色散色散薄膜干涉薄膜干涉折射色散折射色散课堂小结课堂小结222、下列关于单缝衍射的说法中，正确、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是（的是（ ）A、和光的双缝干涉图样相同、和光的双缝干涉图样相同B、各亮条纹的宽度不同而亮度相同、各亮条纹的宽度不同而亮度相同C、各亮条纹的宽度相同而亮度不同、各亮条纹的宽度相同而亮度不同D、中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮、中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮D课堂小结课堂小结23 3 、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实 验时，在光屏上得到衍射

12、图形，它们的验时，在光屏上得到衍射图形，它们的 特征是（特征是（ ） A用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔 时中央是亮的时中央是亮的 B中央均为亮点的同心圆形条纹中央均为亮点的同心圆形条纹 C中央均为暗点的同心圆形条纹中央均为暗点的同心圆形条纹 D用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔 时中央是暗的时中央是暗的B课堂小结课堂小结244 、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（是红色光（ ）A比其他色光更容易发生衍射比其他色光更容易发生衍射 B比其他可见光更容易发生干涉比其他可见光更容易发生干涉C比其他可见光更容易发生反射比其他可见光更容易发生反射 D比其他可见光更容易发生折射比其他可见光更容易发生折射A课堂小结课堂小结255 5 、关于衍射下列说法正确的是、关于衍射下列说法正确的是A A衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现 是光的叠加的结果是光的叠加的结果B B双缝干涉中也存在着光的衍射现象双缝干涉中也存在着光的衍射现象C C影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客影的存在是一个与衍射现象