(共29张PPT)
§4.5 光的衍射
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了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件，知道衍射条纹与干涉条纹的区别。
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知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系，从不同角度思考物理问题。
学习目标
人接收的信息90%来自眼睛看到的光；光给了我们多姿多彩的世界。通过前面的学习我们知道既然光是一种波，就应该具有波的一些现象，比如干涉和衍射，上一节课我们已经学习了光的干涉现象，但是对于光的衍射现象我们日常生活中为什么观察不到呐？而常常看到的是光沿着直线传播的呢 这究竟为什么？
问题一：
1、同学们仔细观察下面图片中电线杆的影子，观察到了什么现象？
（越靠近电线杆的影子越清晰，越远越模糊，并不是严格的直线传播）
2、再观看一个视频：细线在阳光下影子，随着细线离地面越高影子的变化？
（离地面越高细线的影子越模糊）
这两种现象其实就是光的衍射现象，为了深入探究这种现象我们复习下面两个问题）
问题二：复习问题1：什么是波的衍射现象？
波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波能绕过障碍物而继续传播
复习问题2：波发生明显衍射的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小
我们知道光的波长范围在0.4μm到0.8μm之间，所以日常生活中很难观察到明显的光的衍射现象。因此我们需要借助仪器在实验室中来观察明显的光的衍射现象。
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后适当位置放一个光屏。用单色平行激光照射狭缝，请同学们观察实验视频并记录实验现象：
探究点一、单缝衍射
单缝衍射实验视频
问题三： 1、实验中观察到了什么实验现象？
当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。单缝的宽度变窄，后面的图样出现明暗相间的条纹而且范围比原来一个光点要大，说明光发生了明显的衍射现象，如果将单缝的宽度继续变窄，光透过单缝后尽管亮条纹的亮度有所降低，但传播的宽度反而增大了，而且中间区域的亮条纹也变的更宽了，这说明衍射现象更加明显。
2、再仔细观察单缝衍射条纹，描述条纹的特点？
中央条纹宽而亮，亮度和宽度向两边逐渐减小。两侧条纹明暗相间，具有对称性，而且亮条纹之间不等距
a. 波长一定时，单缝越窄，中央亮条纹越宽，各条纹间距越大，衍射越明显b. 单缝不变时，波长大的中央亮条纹越宽，条纹间隔越大，衍射越明显c. 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，内侧为紫色）
3、由实验现象的分析得出单缝衍射图样的特点？单缝衍射规律？衍射条件？
（1）衍射图样：明暗相间且不等距条纹（中央亮条纹）
（2）单缝衍射规律：a.波长一定时，单缝越窄，中央亮条纹越宽，各条纹间距越大b.单缝不变时，波长大的中央亮条纹越宽，条纹间隔越大
c.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，内侧为紫色 (3)衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小
探究点二、圆孔衍射
光的衍射现象不仅发生在单缝，如果将单缝换成一个圆孔，结果又会怎样呐？
如图所示，把一个不透光的屏上留有一个圆孔，让一束单色光入射，仔细观察光屏上的图样又会怎样？
圆孔衍射实验视频
1、观察到的实验现象？
光通过圆孔（小到一定程度）在屏上会出现中间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮度小。这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。孔的尺寸越接近波长，衍射现象越明显
2、圆孔衍射条件？
孔的尺寸接近波长或比波长还要小
探究三、生活中的衍射现象和衍射光栅
当然，不仅是单缝、单孔可以发生明显的衍射现象，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以致使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体边缘而发生衍射的结果。
单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹较远的条纹，亮度也很低。因此，无论从测量的精确度，还是从可分辨的程度上说，单缝衍射都不能达到实用要求。实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加，光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。它是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。在一块很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，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，这样就做成了透射光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。
透射光栅 反射光栅 5000线/mm透射光栅
衍射光栅结构：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．
衍射光栅衍射实验视频
与单缝衍射相比，光栅衍射条纹的宽度变窄，亮度增加
光栅在科学技术上的应用视频
四、（科学漫步）泊松亮斑、X射线衍射与双螺旋
课本P100“科学漫步”
有兴趣的同学可以上网查阅相关资料。
五、课堂小结
1、在障碍物的尺寸比光的波长小或相差不多的时候出现的明显的衍射现象。 2、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。光在没有障碍物的均匀介质中，沿直线传播。
相同点：都出现了明暗相间的条纹，都是由于光的叠加而产生的。
不同点：干涉条纹是等间距，各条纹的亮度差别较小，条纹条数较多。衍射
条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布。
3、比较衍射与干涉图样的异同
1、(单选)下列现象中,属于光的衍射现象的是( )A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.镀膜后,望远镜的镜头透入光的亮度增强D.医院手术室使用无影灯
六、检测反馈
B
2、如图所示的4幅明暗相间的条纹,分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则下面的四幅图(甲、乙、丙、丁)依次对应的是( )
A.双缝宽间距,双缝窄间距,宽单缝,窄单缝 B.双缝窄间距,双缝宽间距,窄单缝,宽单缝 C.宽单缝,窄单缝,双缝宽间距,双缝窄间距 D.窄单缝,宽单缝,双缝窄间距,双缝宽间距
A
谢谢
