4.5光的衍射课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册(共26张PPT)

(共26张PPT)
新人教版 选择性必修一
第四章 光
4.5 《光 的 衍 射 》
复习回顾
水波的衍射
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.
思考
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
1.光的衍射：光通过很小的狭缝，偏离了直线传播方向，绕到障碍物的阴影里去，形成的明暗相间的条纹或光环，这种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。
3.光的明显衍射条件：
（1）障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。
（2）对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；相对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显。
单缝衍射
二、三种衍射
1.单缝衍射：点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播。若缝足够窄，则光不再沿直线传播，而是可以传播到阴影区，出现明暗相间的条纹，即发生衍射现象。
（1）图样特点：
①中央条纹亮而宽；
② 两侧条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐变暗；
③波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝一定时，光波波长大的中央条纹宽，各条纹间距大。
（2）白光单缝衍射：中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且中央白色亮条纹两侧呈现红色。
单缝衍射
干涉与衍射对比
单缝衍射
2.圆孔衍射：当圆孔比较大时，光屏上无明显衍射现象；当圆孔很小时，光屏上出现明暗相间的圆环。
（1）图样特征：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小。
（2）如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。
圆孔衍射
圆孔、三角孔、方孔衍射
3.圆盘衍射（障碍物衍射）
（1）各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射现象，使障碍物的阴影的轮廓模糊不清。
（2）若在光的传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
泊松亮斑
五、圆盘衍射
金属丝的衍射
3.圆盘衍射（障碍物衍射）
（1）各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射现象，使障碍物的阴影的轮廓模糊不清。
（2）若在光的传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
注解：与圆孔衍射图样比较
（1）均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑
（2）圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑很小
圆孔衍射
泊松亮斑
3.圆盘衍射（障碍物衍射）
（1）各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射现象，使障碍物的阴影的轮廓模糊不清。
（2）若在光的传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
注解：与圆孔衍射图样比较
（1）均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑
（2）圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑很小
三、衍射光栅
1.定义：是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学元件，用它更易观察、分析衍射现象。
2.现象：增加缝的个数，衍射条纹变窄，亮度增加
3.原理：形成原因是光栅的每一条狭缝都能在接受屏上的对应位置产生单缝衍射图样，由于不同狭缝产生的光的是相干的，必定产生干涉，形成明暗相间的条纹，所以，在接收屏上得到的光栅图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
衍射光栅
三、衍射光栅
1.定义：是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学元件，用它更易观察、分析衍射现象。
2.现象：增加缝的个数，衍射条纹变窄，亮度增加
3.原理：形成原因是光栅的每一条狭缝都能在接受屏上的对应位置产生单缝衍射图样，由于不同狭缝产生的光的是相干的，必定产生干涉，形成明暗相间的条纹，所以，在接收屏上得到的光栅图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
4.透射光栅：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透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样既做成了透射光栅。
5.反射光栅：如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。