人教版选修一 4.5 光的衍射 课件（32张PPT）

4.5 光 的 衍 射
水波的衍射
复习回顾
什么是波的衍射现象？
如何看到明显的衍射现象呢？
障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多.
波绕过障碍物继续传播的现象
1.一切波都能发生衍射
2.衍射是波特有的现象
既然光也是一种波，那么应该也会产生衍射现象呀？为什么平时我们看到的光是沿的直线传播的？
S
一、光的衍射
S
1.光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。
2.衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
如何能看到明显的光的衍射现象呢？
激光束
调节狭缝宽窄
狭缝
像屏
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，在缝后适当距离处放一个像屏，用平行的单色光照射。
调节的狭缝的宽窄，如果能在光屏上观察到比狭缝的宽度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象存在。
一、光的衍射
为什么平时隔墙可以听见别人的声音却看不到人？
声音的波长比光的波长大的多，更容易发生明显衍射，即更容易绕过障碍物向前传播。
各种颜色的光波衍射图象一样吗？
二、单缝衍射条纹
1.单色光单缝衍射图样的特点：
①条纹不等间距；
②中央条纹亮而宽；
③两侧条纹较暗较窄，对称分布。
红光a=0.8mm
红光a=0.4mm
④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗
二、单缝衍射条纹
2.不同波长光的衍射图样：
单缝不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。
双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？
二、单缝衍射条纹
双缝宽d=0.36mm
单缝宽a=0.4mm
不同点：
双缝的条纹:是等间距的各条
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
相同点：由于光的叠加而产生
的，明暗相间的。
二、单缝衍射条纹
白光的衍射图样怎样呢？
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．
白光（白炽灯）的单缝衍射条纹
光经过小圆孔的衍射图样怎样呢？
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
不同色光的单缝衍射
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．
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：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明0暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
（双缝）干涉图样
（单缝）衍射图样
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，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
三、干涉条纹与衍射条纹的区别
典例分析
例题1.如图所示，????、????、????、?????四个图是不同的单色光采用相同装置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. ????、????是光的干涉图样
B. ????、???? 是光的干涉图样
C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
?
解析：干涉图样的条纹等间距，故A正确，B错误；无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，故CD错误。
答案：A
四、圆孔衍射
A
S
1、 孔较大时——屏上出现清晰的光斑
几乎沿直线传播
四、圆孔衍射
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）
原因:
来自单缝或圆孔上不同位置的光，在屏上叠加的结果.
以中央最亮的光斑为圆心的逐渐变暗的不等距的同心圆
五、圆盘衍射
S
五、圆盘衍射
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，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。
泊松亮斑
中心有小亮斑
五、圆盘衍射
圆孔衍射
圆盘衍射
小圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？
一、单缝衍射
二、圆孔衍射
三、圆盘衍射
1 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）
2 衍射条件：
屏的尺寸接近波长或 比波长还要小 ?
六、光的衍射的分类
光的衍射现象
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
DNA 分子的双螺旋结构
典例分析
例题2. (多选)关于光的衍射现象,下面说法正确的是( )
A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
C.光照到不透光小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,不存在光的衍射
解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹。白光的衍射图样是彩色条纹。光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象。光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象。
答案：AC
小试牛刀
1、对衍射现象的定性分析,不正确的是( )
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象
B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论
解析：衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确。光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的多的情况 下，光才看做沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误。
答案：D
小试牛刀
2、在单缝衍射实验中,下列说法不正确的是(?? )
A.将入射光由黄光换成绿光,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
解析：当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越宽，A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越宽，B错误；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D正确。
答案：B
小试牛刀
3、抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化( )
A.这里应用的是光的衍射现象
B.这里应用的是光的干涉规象
C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
解析：若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显，即当丝越细时，屏上条纹越宽，故选项A、D正确。
答案：AD
小试牛刀
4、某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射。
（1）若某次观察光的衍射时游标卡尺的示数如图所示，则卡尺两测脚间的狭缝宽度为__________。
（2）在利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射总结出的以下几点中，正确的说法是_____________。
A.衍射条纹与狭缝平行
B.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，衍射条纹越窄
C.衍射条纹的间距与光的波长有关，光的波长越长，衍射条纹越宽
D.衍射条纹的间距与光的频率有关，光的频率越大，衍射条纹越宽
0.25 mm
AC
小试牛刀
解析：（1）游标卡尺的游标尺为20分度，其精度为120?mm=0.05?mm ，读数=固定刻度+可动刻度=0+5×0.05?mm=0.25?mm 。
（2）由光的衍射现象可知，衍射条纹与狭缝平行，A正确；衍射现象明显与否与缝宽和光波长有关，狭缝越窄，光波长越长，现象越明显，故B错误，C正确；由????=????????知，频率越高则光波长越短，衍射现象越不明显，故D错误。
答案： （1）0.25 mm （2）AC
?
思维导图
请课后认真复习