高中物理选修3-4 光的衍射

1、,课前预习：,波的衍射,2.发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。,1.衍射现象：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。,3.衍射现象：是波所特有的现象。,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，如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？,一切波都能发生衍射，通过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寸跟波长差不多,光波波长很短 400-700nm,一、单缝衍射,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，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一

2、个像屏,激光束,调节狭缝宽窄,像屏,1.单缝衍射示意图,1.中央亮纹宽而亮,2.两侧条纹具有对称性，明暗相间且不等距.,2.单缝衍射条纹的特征,单缝大小不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。,2.单缝衍射条纹的特征,观察下列衍射图样，分析衍射规律：,单缝衍射规律,1、波长一定时，单缝越窄,中央 条纹越宽，各条纹间距越大(衍射越明显),2、单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大(衍射越明显),3、白光（白炽灯）的单缝衍射 条纹为中央亮,两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色,改变缝宽,改变波长,3.单缝衍射与双缝干涉条纹和区别,是明暗相间、等间距的、中央条纹最亮的图像。,

3、中央条纹最宽最亮，两侧条纹宽度、亮度逐渐减小。,干涉条纹,衍射条纹,A,B,S,1.孔较大时屏上出现清晰的光斑,二.圆孔衍射,A,B,S,2.孔较小时屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）,二.圆孔衍射,S,二.圆孔衍射,原因:来自单缝或圆孔上不同位置的光,在屏上叠加的结果.,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，历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑,实验：在光束中放一个不透明圆盘. 现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑.,三. 圆屏衍射,圆屏衍射图样,三. 圆屏衍射,在其影子的中心有一个亮斑,光的衍射现象,不只

4、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,问题：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。,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。可分为透射光栅和反射光栅。,四.衍射光栅,光栅衍射,单缝衍射,四.衍射光栅,干涉现象与衍射现象产生的原因及区别 1.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，振动减弱的点产

5、生暗条纹。 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“干中有衍，衍中有干”。我们称双缝为干涉，单缝或多缝为衍射。 2.二者区别 （1）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。只要狭缝或孔足够小，任何光都能发生衍射。,（2）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，两侧的亮纹逐渐变窄。 （3）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。 （4）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，但缝宽影响更大。,1、下列属于光的衍射现象的是： A雨

6、后天空出现的绚丽的彩虹 B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 D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 有彩色花纹,DE,色散,薄膜干涉,折射色散,课堂小结,2、下列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 B、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 D、中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮,D,课堂小结,3 、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，它们的 特征是（ ） A用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔 时中央是亮的 B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 D用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔 时中央是暗的,B,课堂小结,4 、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，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 B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 D比其他可见光更容易发生折射,A,课堂小结,5 、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 是光的叠加的结果 B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 D