4.5 光的衍射课件 (共20张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 4.5 光的衍射课件 (共20张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 13.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-10-31 20:19:27 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
波的衍射：波在它传播的方向上遇到障碍物时，波可以绕过障碍物继续传播的现象.
唐代诗人王维有这样的诗句：“空山不见人 ，但闻人语响”，描述的是声波的衍射现象。
既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们一般观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？
S
(1)当孔较大时，在光屏上形成类似孔的亮斑，这是光沿直线传播的结果。
(2)当孔变得较小时，在屏上形成烛焰的倒像(小孔成像)。
蜡烛照到可调节孔大小的挡板上，光屏上会出现什么图样？这是为什么呢？
光的衍射
(3)当孔再变小时，在屏上形成明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。
S
光的衍射
1.光的衍射：用单色平行光照射狭缝，当缝很 时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了 的地方，这就是光的衍射现象。
2.各种不同形状的障碍物都能使光发生 ，致使影的轮廓模糊不清，出现 的条纹。
说明：衍射条纹是由于来自不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果，所以说衍射中也存在干涉现象。
3.发生明显衍射现象的条件：
障碍物的尺寸可以跟光的波长相当，甚至比光的波长还小。
窄
相当宽
衍射
明暗相间
由发生明显衍射现象的条件可知，由于光的波长较短，光的衍射现象不易观察.
为什么在日常生活中我们一般观察不到光的衍射？
激光束
调节狭缝宽窄
狭缝
像屏
(1)单缝衍射
①单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄，对称分布
4.三种衍射图样的特点
②白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。
③波长一定时，单缝窄的中央亮条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中间条纹宽，条纹间距大。
红光 单缝宽 0.4mm
蓝光 单缝宽 0.4mm
红光 单缝宽 0.4mm
红光 单缝宽 0.8mm
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
(2)圆孔衍射
③用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。
④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。
红色激光的圆孔衍射图样
白光的圆孔衍射图样
泊松亮斑趣事
①若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
②中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
(3)圆板衍射
1.光通过狭缝时会产生明显的衍射现象，光通过比较宽的缝隙时我们看到“光沿直线传播”，此时光是不是就不发生衍射了？
不是。当狭缝或障碍物尺寸与光的波长相当或比波长还小时，会有明显衍射现象，狭缝较宽时，仍有衍射，只是不明显。
2.如果让白光分别通过狭缝或圆孔，那么形成的衍射图样各有什么特点？
白光通过狭缝时，衍射图样中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹；白光通过圆孔时，衍射图样中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。
白光的圆孔衍射图样
白光的狭缝衍射图样
种类 项目 单缝衍射 双缝干涉
图样
不 同 点 产生条件 狭缝足够小(发生明显衍射) 频率相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗 各条纹亮度基本相等
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
单缝衍射与双缝干涉的比较
1.定义：衍射光栅是由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学元件。
2.原理：增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变 ，亮度将 。
N=1
N=2
N=3
N=4
衍射光栅
等宽
等距离
窄
增加
透射光栅
反射光栅
3.透射光栅和反射光栅
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 光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成 光栅。
透射
反射
目标二：衍射光栅
目标一：光的衍射
光的衍射
1.发生明显衍射的条件
2.三种衍射
狭缝、孔或障碍物的尺寸与波长相当，或比波长更小
透射光栅
反射光栅
单缝衍射
圆孔衍射
圆板衍射
泊松亮斑
泊松亮斑趣事
1818 年，法国的巴黎科学院为了鼓励对衍射问题的研究，悬赏征集这方面的论文。一位年轻的物理学家菲涅耳在论文中按照波动说深入研究了光的衍射。
当时的另一位法国科学家泊松是光的波动说的反对者，他按照菲涅耳的理论计算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长、在适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为这是荒谬可笑的，并认为这样就驳倒了光的波动说。但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑，这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。后人为了纪念这个有意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称为阿拉果亮斑。
波的衍射：波在它传播的方向上遇到障碍物时，波可以绕过障碍物继续传播的现象.
唐代诗人王维有这样的诗句：“空山不见人 ，但闻人语响”，描述的是声波的衍射现象。
既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们一般观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？
S
(1)当孔较大时，在光屏上形成类似孔的亮斑，这是光沿直线传播的结果。
(2)当孔变得较小时，在屏上形成烛焰的倒像(小孔成像)。
蜡烛照到可调节孔大小的挡板上，光屏上会出现什么图样？这是为什么呢？
光的衍射
(3)当孔再变小时，在屏上形成明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。
S
光的衍射
1.光的衍射：用单色平行光照射狭缝，当缝很 时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了 的地方，这就是光的衍射现象。
2.各种不同形状的障碍物都能使光发生 ，致使影的轮廓模糊不清，出现 的条纹。
说明：衍射条纹是由于来自不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果，所以说衍射中也存在干涉现象。
3.发生明显衍射现象的条件：
障碍物的尺寸可以跟光的波长相当，甚至比光的波长还小。
窄
相当宽
衍射
明暗相间
由发生明显衍射现象的条件可知，由于光的波长较短，光的衍射现象不易观察.
为什么在日常生活中我们一般观察不到光的衍射？
激光束
调节狭缝宽窄
狭缝
像屏
(1)单缝衍射
①单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄，对称分布
4.三种衍射图样的特点
②白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。
③波长一定时，单缝窄的中央亮条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中间条纹宽，条纹间距大。
红光 单缝宽 0.4mm
蓝光 单缝宽 0.4mm
红光 单缝宽 0.4mm
红光 单缝宽 0.8mm
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
(2)圆孔衍射
③用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。
④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。
红色激光的圆孔衍射图样
白光的圆孔衍射图样
泊松亮斑趣事
①若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
②中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
(3)圆板衍射
1.光通过狭缝时会产生明显的衍射现象，光通过比较宽的缝隙时我们看到“光沿直线传播”，此时光是不是就不发生衍射了？
不是。当狭缝或障碍物尺寸与光的波长相当或比波长还小时，会有明显衍射现象，狭缝较宽时，仍有衍射，只是不明显。
2.如果让白光分别通过狭缝或圆孔，那么形成的衍射图样各有什么特点？
白光通过狭缝时，衍射图样中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹；白光通过圆孔时，衍射图样中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。
白光的圆孔衍射图样
白光的狭缝衍射图样
种类 项目 单缝衍射 双缝干涉
图样
不 同 点 产生条件 狭缝足够小(发生明显衍射) 频率相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗 各条纹亮度基本相等
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
单缝衍射与双缝干涉的比较
1.定义：衍射光栅是由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学元件。
2.原理：增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变 ，亮度将 。
N=1
N=2
N=3
N=4
衍射光栅
等宽
等距离
窄
增加
透射光栅
反射光栅
3.透射光栅和反射光栅
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 光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成 光栅。
透射
反射
目标二：衍射光栅
目标一：光的衍射
光的衍射
1.发生明显衍射的条件
2.三种衍射
狭缝、孔或障碍物的尺寸与波长相当，或比波长更小
透射光栅
反射光栅
单缝衍射
圆孔衍射
圆板衍射
泊松亮斑
泊松亮斑趣事
1818 年，法国的巴黎科学院为了鼓励对衍射问题的研究，悬赏征集这方面的论文。一位年轻的物理学家菲涅耳在论文中按照波动说深入研究了光的衍射。
当时的另一位法国科学家泊松是光的波动说的反对者，他按照菲涅耳的理论计算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长、在适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为这是荒谬可笑的，并认为这样就驳倒了光的波动说。但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑，这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。后人为了纪念这个有意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称为阿拉果亮斑。