4.5光的衍射 课件 (共29张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.5光的衍射 课件 (共29张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 22.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-09-11 16:49:53 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
§5 光的衍射
高二物理
选择性必修 第一册
第四章 光
复习与回顾：
1.机械波发生明显衍射的条件是什么？
新课引入
2.水波发生明显衍射现象，现象特征是什么？
观察与思考：
新课引入
光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？
光的衍射
01
衍射光栅
02
学习目标
新课讲授
光的衍射实验
一、光的衍射
1.光的衍射：
光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。
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。
新课讲授
（1）单缝衍射条纹的特征
4.单缝衍射
①中央亮纹宽而亮
②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗
新课讲授
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
新课讲授
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同色光的单缝衍射
新课讲授
①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．
②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．
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．
（2）不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征
新课讲授
光的干涉和衍射图样比较
新课讲授
5.干涉条纹与衍射条纹的区别
（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。
（2）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
新课讲授
6.各类孔的衍射现象
新课讲授
圆盘衍射
实验
新课讲授
(1)实验：光经一个不透明圆盘。
(2)现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。
新课讲授
7.泊松亮斑
新课讲授
8.光的直线传播的条件
只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。
新课讲授
用羽毛做光栅衍射实验
二、衍射光栅
阅读课本第99页回答如下问题：
新课讲授
(1)什么是衍射光栅？
(2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？
由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。
衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
课堂小结
光的衍射
光的衍射
明显衍射条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
单缝衍射图样特征
各类孔的衍射图样特征
泊松亮斑
衍射光栅
1．关于光的衍射现象，下列说法正确的是（ ）
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白黑相间的直条纹
C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
A
课堂练习
【答案】A
【详解】AB．红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，故A正确，B错误；
C．光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，故C错误；
D．光照到大圆孔上出现大光斑，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，故D错误。
故选A。
课堂练习
2．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（ ）
A．挡板上有两条平行的狭缝
B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄
C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄
D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄
D
课堂练习
【答案】D
【详解】A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误；
BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关，与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。
故选D。
课堂练习
3．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（ ）
A．雨后的彩虹
B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C．路面上的油膜阳光下呈现彩色
D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑
B
课堂练习
【答案】B
【详解】A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；
B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；
C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；
D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。故选B。
课堂练习
4．下面四种现象中，不是由光的衍射现象造成的有（ ）
A．通过游标卡尺观察两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑
C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子
D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环
C
课堂练习
【答案】C
【详解】A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹，是光的衍射；故A正确，不符合题意；
B．不透光圆片后面阴影中心出现一个亮斑，即泊松亮斑，是光的衍射；故B正确，不符合题意；
C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子，电线的直径要比光的波长大很多，根本不能发生明显的衍射现象，地面上不留下电线的影子是因为光源比较大，障碍物比较小，在地面上形成伪本影区，故C错误，符合题意；
D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是光的衍射，故C正确，不符合题意。
故选C。
课堂练习
5．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现（ ）
A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失
B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，圆心光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
D
课堂练习
【答案】D
【详解】当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑．随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失， D正确
课堂练习
§5 光的衍射
高二物理
选择性必修 第一册
第四章 光
复习与回顾：
1.机械波发生明显衍射的条件是什么？
新课引入
2.水波发生明显衍射现象，现象特征是什么？
观察与思考：
新课引入
光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？
光的衍射
01
衍射光栅
02
学习目标
新课讲授
光的衍射实验
一、光的衍射
1.光的衍射：
光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。
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。
新课讲授
（1）单缝衍射条纹的特征
4.单缝衍射
①中央亮纹宽而亮
②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗
新课讲授
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
新课讲授
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同色光的单缝衍射
新课讲授
①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．
②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．
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．
（2）不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征
新课讲授
光的干涉和衍射图样比较
新课讲授
5.干涉条纹与衍射条纹的区别
（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。
（2）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
新课讲授
6.各类孔的衍射现象
新课讲授
圆盘衍射
实验
新课讲授
(1)实验：光经一个不透明圆盘。
(2)现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。
新课讲授
7.泊松亮斑
新课讲授
8.光的直线传播的条件
只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。
新课讲授
用羽毛做光栅衍射实验
二、衍射光栅
阅读课本第99页回答如下问题：
新课讲授
(1)什么是衍射光栅？
(2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？
由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。
衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
课堂小结
光的衍射
光的衍射
明显衍射条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
单缝衍射图样特征
各类孔的衍射图样特征
泊松亮斑
衍射光栅
1．关于光的衍射现象，下列说法正确的是（ ）
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白黑相间的直条纹
C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
A
课堂练习
【答案】A
【详解】AB．红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，故A正确，B错误；
C．光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，故C错误；
D．光照到大圆孔上出现大光斑，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，故D错误。
故选A。
课堂练习
2．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（ ）
A．挡板上有两条平行的狭缝
B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄
C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄
D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄
D
课堂练习
【答案】D
【详解】A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误；
BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关，与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。
故选D。
课堂练习
3．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（ ）
A．雨后的彩虹
B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C．路面上的油膜阳光下呈现彩色
D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑
B
课堂练习
【答案】B
【详解】A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；
B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；
C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；
D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。故选B。
课堂练习
4．下面四种现象中，不是由光的衍射现象造成的有（ ）
A．通过游标卡尺观察两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑
C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子
D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环
C
课堂练习
【答案】C
【详解】A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹，是光的衍射；故A正确，不符合题意；
B．不透光圆片后面阴影中心出现一个亮斑，即泊松亮斑，是光的衍射；故B正确，不符合题意；
C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子，电线的直径要比光的波长大很多，根本不能发生明显的衍射现象，地面上不留下电线的影子是因为光源比较大，障碍物比较小，在地面上形成伪本影区，故C错误，符合题意；
D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是光的衍射，故C正确，不符合题意。
故选C。
课堂练习
5．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直到完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现（ ）
A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失
B．由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，圆心光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
D
课堂练习
【答案】D
【详解】当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑．随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失， D正确
课堂练习