物理人教版（2023）选择性必修第一册 4.5光的衍射 （共25张ppt）

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第四章光

4.5光的衍射

人教版选择性必修一

【回顾复习】

水、声波都能发生衍射现象，那么什么是波的衍射现象呀？发生明显衍射现象的条件是什么？

【课堂引入】

思考

既然光是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射呀？而且常常说“光沿直线传播“呢？

【新知学习】光的衍射

1、光的衍射：

光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象

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

【光的单缝衍射实验】

激光束

调节狭缝宽窄

狭缝

光屏

在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色光照射狭缝，观察衍射图样的特点。

光源S

屏幕E

a

b

光源S

屏幕E

a

b

【光的单缝衍射图样特点】

（3）条纹间距不等，上都条纹最宽，两边条纹宽度变窄；

（1）衍射现象中存在干涉，实际为光波叠加的干涉；

（2）上都条纹最亮，越往两边越暗；

【光的单缝衍射特点】

红光照射，缝宽d=0.8mm

红光照射，缝宽d=0.4mm

蓝光照射，缝宽d=0.4mm

（4）波长一定时，单缝越窄，上都亮纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显，但亮度降低

（5）缝宽一定，波长越大，上都条纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显

白光照射，缝宽d=0.4mm

蓝光照射，缝宽d=0.4mm

红光照射，缝宽d=0.4mm

（6）白光：上都亮条纹为白色，两侧为彩色，呈外红内紫的递变

原因：白光是复合光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，各种色光便区分开了

【单缝衍射应用】

【典例剖析】

(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是()

A.将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄

B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄

C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽

D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽

答案：ACD

在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样,下列四幅图片中,哪些属于光的单缝衍射图样哪些属于光的干涉图样

单缝衍射与双缝干涉

双缝干涉与单缝衍射的比较

复合色光的干涉、衍射图样，可认为是各单色光单独干涉或衍射所成图样的叠加

不同点：

（1）产生条件

（2）条纹宽度

（3）亮度

（4）条纹间距

相同点：

（1）都是波特有现象

（2）明暗相间的条纹

（3）光波叠加的结果

（4）波长增大，条纹宽度增大

(多选)图甲、乙是单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样,下列判断正确的是()

A.甲为单缝衍射的图样B.乙为双缝干涉的图样

C.甲为双缝干涉的图样D.乙为单缝衍射的图样

答案:AB

【典例剖析】

学以致用

如图所示的4幅明暗相间的条纹图样,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。则下面的四幅图从左到右排列,亮条纹的颜色依次是()

A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄

C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫

答案:B

A

B

S

孔较大时——屏上出现清晰的光斑

但边缘有些模糊

直线传播

边缘发生衍射

【光的圆孔衍射图样】

A

B

S

孔减小时——屏上出现倒立的实像

小孔成像

A

B

S

孔小到一定程度时——屏上出现衍射图样

光的衍射

圆孔

【光的圆孔衍射图样】

圆孔衍射图样特点：

（1）明暗相间的环状条纹，上都为圆形亮斑；上都亮斑亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低；

（2）白光：上都亮斑为白色，周围是彩色圆环。

【光的圆板衍射图样】

泊松亮斑

衍射图样：明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑）

与圆孔衍射图样比较：

圆孔衍射圆板衍射

条纹明暗相间的环形条纹，中心均有亮斑亮环或暗环间距随半径增大而减小中心亮斑中心亮斑较大泊松亮斑较小

如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图()

答案:B

解析:由泊松亮斑衍射图样特点可知选项B正确。

【衍射光栅】

光栅是由大量的等宽的狭缝等间距的排列起来形成的光学元件。

1.光栅特点

如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度增加。

2.衍射光栅种类

(1)透射光栅:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分