高中物理《光的衍射》教程文件

1、 人接收的信息人接收的信息(xnx)有有90来自眼来自眼睛看到的光睛看到的光;光给了我们多姿多彩的世界光给了我们多姿多彩的世界.光的衍射光的衍射(ynsh) 既然光是一种波既然光是一种波,为什么我们日常为什么我们日常(rchng)生生活中观察不到光的衍射现象活中观察不到光的衍射现象,而常常看到而常常看到的是光沿着直线传播的呢的是光沿着直线传播的呢?光光 的的 衍衍 射射第一页，共31页。 复习(fx)提问问题问题1.1.什么什么(shn me)(shn me)是波的衍射现是波的衍射现象？象？ 问题问题2.2.发生明显衍射发生明显衍射(ynsh)(ynsh)的条件是的条件是什么？什么？波在它传播

2、的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍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传的现象叫波的衍射物阴影里去继续传的现象叫波的衍射障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。第二页，共31页。 光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另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，光是否具有衍射现象呢？如一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有(mi (mi yu)yu)观察到光的衍射现象呢？观察到光的衍射现象呢？水波、声波都会发生水波、声

3、波都会发生衍射现象衍射现象(xinxing)(xinxing)，它们，它们发 生 衍 射 的 现 象发 生 衍 射 的 现 象(xinxing)(xinxing)特征是特征是什么？什么？光的衍射光的衍射(ynsh)第三页，共31页。 一切波都能发生衍射，通过一切波都能发生衍射，通过(tnggu)(tnggu)衍射把能量传衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多寸跟波长差不多 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(xi fn)，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏 激激光光束束调节狭

4、缝调节狭缝(xi fn)宽窄宽窄像像屏屏一一 单缝衍射单缝衍射波长很短波长很短 400-700nm第四页，共31页。一一 单缝衍射单缝衍射第五页，共31页。单缝衍射条纹单缝衍射条纹(tio (tio wn)wn)的特征的特征一一 单缝衍射单缝衍射1 1、中央、中央(zhngyng)(zhngyng)亮纹宽而亮纹宽而亮亮2 2、两侧、两侧(lin c)(lin c)条纹具有对称性，明暗相间且条纹具有对称性，明暗相间且不等距不等距. .第六页，共31页。单缝衍射与双缝干涉单缝衍射与双缝干涉(gnsh)条纹和条纹和区别区别各明纹或暗纹宽度、亮度基各明纹或暗纹宽度、亮度基本本(jbn)相等相等.中央中

5、央(zhngyng)条条纹最宽最亮纹最宽最亮,两侧条两侧条纹宽度、亮度逐渐减纹宽度、亮度逐渐减小小干涉条纹干涉条纹衍射条纹衍射条纹第七页，共31页。观察下列观察下列(xili)衍射图样，分析衍射规律：衍射图样，分析衍射规律：单缝衍射规律(gul)1 1、波长一定时，单缝越窄、波长一定时，单缝越窄, ,中央中央 条条纹纹(tio wn)(tio wn)越宽，各条纹越宽，各条纹(tio wn)(tio wn)间距越大间距越大( (衍射越明显衍射越明显) )2 2、单缝不变时，波长大的中央亮纹越、单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大宽，条纹间隔越大( (衍射越明显衍射越明显) ) 3 3、

6、白光（白炽灯）的单缝衍射、白光（白炽灯）的单缝衍射 条纹条纹为中央亮为中央亮, ,两侧为彩色条纹，且外侧呈两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色红色，靠近光源的内侧为紫色改变缝宽改变缝宽改变波长改变波长第八页，共31页。光的衍射(ynsh)1 1 衍射图样：明暗相间且不等距条纹衍射图样：明暗相间且不等距条纹(tio wn) (tio wn) （中央亮纹）（中央亮纹） 2 2 单缝衍射规律单缝衍射规律(gul)(gul) 3 3衍射条件：衍射条件：缝的尺寸缝的尺寸接近波长或比波长还要小接近波长或比波长还要小 一、单缝衍射 1 1) )波长一定时，单缝越窄波长一定时，单缝越窄, ,中央

7、条纹越宽，各条纹间距越大中央条纹越宽，各条纹间距越大2 2) )单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大 3 3) )白光的单缝衍射条纹为中央亮白光的单缝衍射条纹为中央亮, ,两侧为彩色条纹，两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色第九页，共31页。ABS 1、 孔较大时孔较大时屏屏上出现上出现(chxin)清晰的清晰的光斑光斑圆孔衍射圆孔衍射(ynsh)第十页，共31页。二圆孔衍射二圆孔衍射(ynsh)ABS 2、 孔较小时孔较小时屏上出现衍射花样（亮暗相间屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的

8、圆环，这些圆环的范围远远超过的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过(chogu)了了光沿直线传播所能照明的范围）光沿直线传播所能照明的范围）原因原因:来自来自(li z)单缝或圆孔上不同位置的光单缝或圆孔上不同位置的光,在屏上叠在屏上叠加的结果加的结果.第十一页，共31页。圆孔衍射圆孔衍射(ynsh)S第十二页，共31页。光的衍射(ynsh)1 1 衍射图样：明暗相间衍射图样：明暗相间(xingjin)(xingjin)且不等距条纹且不等距条纹 （中央亮纹）（中央亮纹） 2 2 单缝衍射规律单缝衍射规律(gul)(gul) 3 3 衍射条件：衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小缝的尺寸接

9、近波长或比波长还要小 一、单缝衍射二、圆孔衍射1 1 衍射图样：衍射图样：明暗相间且不等距的同心圆明暗相间且不等距的同心圆环（中央亮斑）环（中央亮斑） 2 2 衍射条件：衍射条件：孔的尺寸接近波长或孔的尺寸接近波长或 比波长还要小比波长还要小 第十三页，共31页。三光绕过障碍物的衍射三光绕过障碍物的衍射(ynsh) 不只是狭缝和圆孔，各种不只是狭缝和圆孔，各种( zhn)( zhn)不同形状的物体都能使光发生衍不同形状的物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样射，历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑泊松亮斑实验：在光束中放一个不透明实验：在光束中放一个不透明(tumng)圆盘圆盘现象

10、：在不透明现象：在不透明(tumng)圆盘的阴影圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。后面，出现了一个亮斑。第十四页，共31页。圆屏衍射圆屏衍射(ynsh)泊松亮斑泊松亮斑圆屏衍射图样圆屏衍射图样第十五页，共31页。泊松亮斑泊松亮斑在其影子(yng zi)的中心有一个亮斑第十六页，共31页。 小圆盘小圆盘(yun pn)和小圆和小圆孔做衍射图样特点孔做衍射图样特点圆孔衍射(ynsh)圆盘衍射第十七页，共31页。光的衍射光的衍射(ynsh)现象现象 不只是狭缝和圆孔，各种不同不只是狭缝和圆孔，各种不同(b tn)(b tn)形状的物体形状的物体都能都能 使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光

11、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第十八页，共31页。光的衍射(ynsh)一、单缝衍射二、圆孔衍射(ynsh)三、圆屏衍射(ynsh)1 1 衍射图样：衍射图样：明暗相间的不等距的同明暗相间的不等距的同 心圆环，中心心圆环，中心有一个亮斑有一个亮斑 （泊松亮斑）（泊松亮斑） 2 2 衍射条件：衍射条件：屏的尺寸接近波长或屏的尺寸接近波长或 比波长还要小比波长还要小 第十九页，共31页。 小结小结 1 、光在没有障碍物的均匀介、光在没有障碍物的均匀介质中，直线传播。质中，

12、直线传播。 2 、在孔或障碍物的尺寸比波、在孔或障碍物的尺寸比波长差不多或还长差不多或还 小，光就发生衍射。小，光就发生衍射。 3 、 光的衍射并没有否定光的光的衍射并没有否定光的直线传播，而是直线传播，而是 指出了它的适用范围和它指出了它的适用范围和它的局限性。的局限性。 4、缝、孔或障碍物的尺寸可、缝、孔或障碍物的尺寸可以跟光的波长相以跟光的波长相 比，甚至比，甚至(shnzh)比波长比波长还小时，衍射现象明显。还小时，衍射现象明显。第二十页，共31页。 透射光棚透射光棚:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距在玻璃片上刻有许多等宽而又间距(jin j)相等相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光

13、，未刻的部分相当于的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个狭缝。一般每毫米有几十到几千个狭缝。 反射光栅反射光栅:在高反射率的金属上刻痕在高反射率的金属上刻痕.六六 衍射衍射(ynsh)光栅光栅N=1N=2N=3N=4第二十一页，共31页。1、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太阳光通过太阳光通过(tnggu)三棱镜产生的彩色条纹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E眼睛眯

14、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第二十二页，共31页。2、下列、下列(xili)关于单缝衍射的说法中，正确的是关于单缝衍射的说法中，正确的是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第二十三页，共31页。 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，在光屏上得到衍射图形，它们验时，在光屏上得到衍射图形，它们(t men

15、)的的 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第二十四页，共31页。 4 、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光电灯，这除了红色光(sgung)容易引起人的视觉注意以外，容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光还有一个重要的原因，这一原因是红

16、色光(sgung)A比其他色光比其他色光(sgung)更容易发生衍射更容易发生衍射 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第二十五页，共31页。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衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现是光的叠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加的结果(ji gu)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影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 D一切波都

17、可以产生衍射一切波都可以产生衍射ABD第二十六页，共31页。 6 、用点燃、用点燃(din rn)的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位光板，当圆孔的直径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位于遮光板后面的屏上将依次出现的现象是：于遮光板后面的屏上将依次出现的现象是：_；_ 圆形亮斑圆形亮斑烛烟的像烛烟的像明暗明暗(mn n)相间的圆环相间的圆环第二十七页，共31页。7、关于光的衍射：、关于光的衍射：A是光在传播是光在传播(chunb)中绕过障碍物发生弯曲中绕过障碍物发生弯曲的现象的现象B衍射条纹图样是光波相互叠加的结果衍射条纹图样是光

18、波相互叠加的结果C为光的波动说提供了有力的证据为光的波动说提供了有力的证据D完全否定了光的直线传播完全否定了光的直线传播(chunb)的理论的理论BC第二十八页，共31页。8.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象观察日光灯光源时所看到的四个现象(xinxing).当游标卡尺两测脚间的狭缝宽当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从度从0.8mm逐渐变小时逐渐变小时,所看到的四个图像所看到的四个图像的顺序是的顺序是 .abcd第二十九页，共31页。练习练习(linx)1 用单色光照射双缝，在像屏上观用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到察到A、宽度均匀的明暗相间的条纹。、宽度均匀的明暗相间的条纹。B、中央亮而宽，两边、中央亮而宽，两边(lingbin)窄而窄而暗条纹。暗条纹