【课件】光的衍射课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

第第5节节 光的衍射光的衍射单缝屏幕s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。障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长越小。衍射现象越明显 复习提问问题1什么是波的衍射现象？问题2发生明显衍射的条件是什么？水波的衍射水波的衍射S1 通过前面的学习，我们知道，既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?光是波，是不是能发生衍射现象呢一、光的衍射一、光的衍射 1、定义：、定义：光离开直线传播路径绕到障碍光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象物阴影里去的现象。2、衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。、衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。3、光的明显衍射条件光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多者和波长差不多。一一切切波波都都能能发发生生衍衍射射，通通过过衍衍射射把把能能量量传传到到阴阴影影区区域域，能能够够发发生生明明显显衍衍射射的的条条件件是是障障碍碍物物或或孔孔的的尺尺寸寸跟跟波波长长差差不不多多或或者者比比波波长长小小 取一个不透光的屏，取一个不透光的屏，在它的中间装上一个在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放在缝后适当距离处放一个像屏一个像屏 激激光光束束像像屏屏一一 单缝衍射单缝衍射波长很短波长很短 400-700nm调节狭缝宽窄调节狭缝宽窄波长一定时，单波长一定时，单缝越窄，现象越缝越窄，现象越明显，中央亮纹明显，中央亮纹越宽越暗越宽越暗1.1.单缝衍射条纹的特征（单色光）单缝衍射条纹的特征（单色光）一一 单缝衍射单缝衍射(1 1)、明暗相间的条纹、明暗相间的条纹不等距条纹不等距条纹，中央为亮纹，中央为亮纹且宽而亮且宽而亮(2 2)、由中央向、由中央向两侧条纹越来越暗越窄，对称分布两侧条纹越来越暗越窄，对称分布观察下列衍射图样，分析衍射规律：观察下列衍射图样，分析衍射规律：3.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,中中央央 条纹越宽，各条纹间距越大条纹越宽，各条纹间距越大(衍射越明显衍射越明显)2 2、单缝不变时，波长大的中央亮、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、白白光光（白白炽炽灯灯）的的单单缝缝衍衍射射条条纹纹为为中中央央亮亮,两两侧侧为为彩彩色色条条纹纹，且且外外侧侧呈呈红红色色，靠靠近近光光源源的的内内侧为紫色侧为紫色改变缝宽改变缝宽改变波长改变波长v思考：用单色光分别通过小思考：用单色光分别通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，圆盘和小圆孔做衍射实验时，它们的特点如何？它们的特点如何？圆孔衍射圆孔衍射S中心为圆形亮斑当孔较小时，在屏上出现明暗相间的圆形条纹圆孔衍射圆孔衍射二圆孔衍射二圆孔衍射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圆环，这些圆环的范围远远超过了的不等间距的圆环，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）光沿直线传播所能照明的范围）原因原因:来自单缝或圆孔上不同位置来自单缝或圆孔上不同位置的光的光,在屏上叠加的结果在屏上叠加的结果.光直线传播形成的影光直线传播形成的影（圆屏）（圆屏）当圆屏减小到较小时，在光当圆屏减小到较小时，在光屏上出现明暗相间的圆环，屏上出现明暗相间的圆环，且在黑影中间由一亮斑。且在黑影中间由一亮斑。泊松亮斑泊松亮斑在其影子的中心有一个亮斑在其影子的中心有一个亮斑泊松泊松 法国科学家，法国科学家，光是波光是波 理论的反理论的反驳家驳家反而证明了反而证明了 光是光是波波 理论理论 正确性正确性光的衍射光的衍射1 1 衍射图样：衍射图样：明暗相间且不等距条纹明暗相间且不等距条纹 （中央亮纹）（中央亮纹）2 2 单缝衍射规律：单缝衍射规律：缝越小缝越小 波长越大波长越大 条纹越宽，条纹越宽，白光衍射白光衍射为彩色条纹，为彩色条纹，中央为白光，两侧为彩色中央为白光，两侧为彩色。3 3 衍射条件：衍射条件：缝的缝的尺寸尺寸接近接近波长或比波长波长或比波长还要小还要小 二、圆孔衍射二、圆孔衍射1 1 衍射图样：衍射图样：明暗相间且不等距的同明暗相间且不等距的同心圆环（中央亮斑）心圆环（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 三、圆屏衍射三、圆屏衍射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（影子中心由一亮斑）环（影子中心由一亮斑）光的衍射现象光的衍射现象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，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发生衍射的结果。衍射的结果。圆孔圆孔针尖针尖衍射现象衍射现象衍射屏衍射屏(障碍物障碍物)衍射图样衍射图样观察屏观察屏入射光波入射光波狭缝狭缝圆屏圆屏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。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。衍射衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。的亮度向两边减弱得很快。（双缝）干涉图样（双缝）干涉图样（单缝）衍射图样（单缝）衍射图样双缝间距越小，条纹间距越大双缝间距越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大（单色光）波长越小，条纹间距越（单色光）波长越小，条纹间距越小小（单色光）波长越小，条纹间距越小（单色光）波长越小，条纹间距越小单色光形成明暗条纹均匀的，白光形成彩单色光形成明暗条纹均匀的，白光形成彩色条纹色条纹单色光形成明暗条纹不均匀，白光形成彩单色光形成明暗条纹不均匀，白光形成彩色条纹色条纹2惠更斯原理：实际惠更斯原理：实际衍射现象可以看做很多子波源的衍射现象可以看做很多子波源的干涉。干涉。干涉条纹和衍射条纹的区别干涉条纹和衍射条纹的区别衍射光栅衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器，是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器，产生的条纹分辨程度高。可分为透射光栅和反射光栅。产生的条纹分辨程度高。可分为透射光栅和反射光栅。通过通过x射线分子的衍射光栅发现射线分子的衍射光栅发现DNA的双螺旋结构的双螺旋结构a.N=1b.N=2c.N=3d.N=4五、衍射光栅五、衍射光栅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DE2、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色我们经常可以看到，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觉注意以外，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，这一原因是红色光（还有一个重要的原因，这一原因是红色光（）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课堂练习课堂练习 3、用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆用点燃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，位于遮光板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相间的圆环明暗相间的圆环课堂练习课堂练习4.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源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时所看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时逐渐变小时,所看到的四个图像的顺序是所看到的四个图像的顺序是_ abcd课堂练习课堂练习 5.用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到则像屏上观察到()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，两边窄而暗条纹。、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。C、一条亮纹。、一条亮纹。D、一片亮光。、一片亮光。B课堂练习课堂练习6.在观察光的衍射现象的实验中在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯管或灯丝都要平行于狭缝灯丝都要平行于狭缝),可以看到可以看到()A.黑白相间的直条纹黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹彩色的直条纹D.彩色的弧形条纹彩色的弧形条纹.C课堂练习课堂练习1、光在没有障碍物的均匀介质中，直线传播、光在没有障碍物的均匀介质中，直线传播 2 、在孔或障碍物的尺寸比波长差不多或还、在孔或障碍物的尺寸比波长差不多或还 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直线传播，而是光的衍射并没有否定光的直线传播，而是 指出了它的适用范围和它的局限性。指出了它的适用范围和它的局限性。4、缝、孔或障碍物的尺寸可以跟光的波长相、缝、孔或障碍物的尺寸可以跟光的波长相 比，甚至比波长还小时，衍射现象明显。比，甚至比波长还小时，衍射现象明显。课堂小结：课堂小结：