物理人教版（2023）选择性必修第一册4.5光的衍射（共19张ppt）

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4.5光的衍射

选择性必修第一册第四章光

复习回顾

1.什么是波的衍射现象？

2.产生明显的衍射现象的条件是什么？

障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。

不考虑能量衰减，波长越长、孔越小、衍射越明显。

波能够绕过障碍物继续传播的现象。

注意：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的一种现象

观察与思考：

光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？

光的衍射实验

一、光的衍射

1.光的衍射：

光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象。

2.明显衍射的条件：

障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

3.物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。

二、单缝衍射

1.现象：如图所示，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传播到光屏上的AB区域；

若缝足够窄，则光不再沿直线传播而是传到几何阴影区，在AA'，BB’区出现亮暗相间的条纹，即发生了衍射现象.

A

A

B

B

A

B

2.单色光单缝衍射图样的特点：

①条纹不等间距；

②上都条纹亮而宽；

③两侧条纹较暗较窄，对称分布。

④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，上都亮纹越宽越暗

单缝宽度

（2）不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征

③白光的单缝衍射条纹为上都亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色（波长最长），靠近光源的内侧为紫色（波长最短）。

总结：波长越长、孔越小、衍射越明显。

①单缝一定，波长越大，衍射，上都亮纹越。

②波长一定，单缝越窄，上都条纹越，条纹间距。

越明显

宽

宽

越大

光的干涉和衍射图样比较

（1）干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。

（2）衍射：上都有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，不等距，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。

条纹宽度的影响因素：

（双缝）干涉图样

（单缝）衍射图样

双缝间距越窄，条纹间距越大

单缝宽度越窄，条纹间距越大

（单色光）波长越长，条纹间距越大

（单色光）波长越长，条纹间距越大

单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹

单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹

6.各类孔的衍射现象

6.圆孔衍射

孔很大时，出现清晰光斑

孔较小时，出现以上都最亮的光斑为圆心的逐渐变暗的不等距的同心圆，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

7.圆盘衍射——泊松亮斑

(1)实验：光经一个不透明圆盘。

(2)现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。

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．

7.圆孔衍射与圆盘衍射

圆孔衍射

圆盘衍射

相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑

圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。

圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,

圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小；

不同点：圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小；

泊松亮斑

8.光的直线传播的条件

只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，

光才可以看作是沿直线传播的。

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，

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。

圆屏衍射

圆孔衍射

钢针的衍射

例1.(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是()

A．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射

B．白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹

C．双缝干涉中也存在衍射现象

D．双缝干涉图样与单缝衍射图样中的条纹宽度都是均匀的，只是亮度规律不同

AC

【课堂练习】

二、衍射光栅

1.结构：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．

2.衍射图样特点与单缝衍射相比，增加条纹个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加．

例2.(多选)如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是()

A．