物理人教版（2019）选择性必修第一册4.5光的衍射（共27张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册4.5光的衍射（共27张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 15.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-19 21:51:51 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第5节 光的衍射
第四章
人教版（2019）选择性必修一
CONTENTS
目录
光的衍射
01
三种不同类型光的衍射
02
衍射光栅
03
《红楼梦》中形容王熙凤的“未见其人，先闻其声”。
唐代诗人王维有这样的诗句：“空山不见人 ，但闻人语响”
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.
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
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
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
(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？
问题探究
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
(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
现在能理解为什么在日常生活中我们一般观察不到光的衍射吗？
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，所以常常看到的是“光沿直线传播”
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
一、光的衍射
1.定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里的现象叫光的衍射现象。
2.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。
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。
注意：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。
对于同样的障碍物，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。
学以致用：为什么平时隔墙可以听见别人的声音却看不到人？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
二、三种不同类型光的衍射
1.光的单缝衍射
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，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。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。
激光束
调节狭缝宽窄
狭缝
像屏
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
光的单缝衍射实验演示
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
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。
光的单缝衍射特点
②波长一定时，单缝窄的中央亮条纹宽，条纹间距大，衍射明显。
③单缝不变时，光波波长长的中间条纹宽，条纹间距大，衍射明显。
红光 单缝宽 0.4mm
红光 单缝宽 0.8mm
课堂提问：不同颜色的光，缝宽一致时，单缝衍射图样是否相同？
红光 单缝宽 0.4mm
蓝光 单缝宽 0.4mm
课堂提问：如果用白色光进行单缝衍射实验，衍射条纹是什么样？
④白光的单缝衍射条纹中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
光的单缝衍射和双缝衍射区别
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
单缝衍射与双缝干涉条纹的比较：
（1）根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。
（2）根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗。
（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
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【典例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
答案：A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【典例2】如图所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是（ ）
A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
答案：B
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
2.光的圆孔衍射
A
S
（1）孔较大时——屏上出现清晰的光斑
圆孔衍射图像：光几乎沿直线传播
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
（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，圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）
S
现象：
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的不等距同心圆环，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。
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。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
光的圆孔衍射的特点
①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环．越向外，亮环亮度越低。
③白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。
红色激光的圆孔衍射图样
白光的圆孔衍射图样
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
3、光的圆盘衍射
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
中心有极小亮斑
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
光的圆盘衍射实验演示
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
不同点：
③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。
②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小；
相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑
①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小；
圆孔衍射
圆盘衍射
光的圆孔衍射与圆盘衍射区别
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂讨论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。
【课堂讨论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
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【典例3】在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相 间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗纹）( )
A．很小的不透明的圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明圆板
答案：D
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
三、衍射光栅
1.定义：衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的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窄，亮度将增加。
N=1
N=2
N=3
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，这样就做成了透射光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成了反射光栅。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【学以致用1】在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（ ）
A．甲是双缝干涉图样、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
B．乙是单缝衍射图样、丙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
C．甲是双缝干涉图样、丁是小圆孔衍射图样
D．乙是双缝干涉图样、丙是小圆孔衍射图样
答案：A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用2】2022·上海嘉定·二模）利用图a所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图b中甲和乙两种图样。则（ ）
A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲的双缝间距较大
答案：A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
衍射光栅
光的衍射
光的衍射
发生明显衍射的条件
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
圆盘衍射
泊松亮斑
布置作业
课堂小结
新课导入
知识讲解
随堂练习
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
第5节 光的衍射
第四章
人教版（2019）选择性必修一
CONTENTS
目录
光的衍射
01
三种不同类型光的衍射
02
衍射光栅
03
《红楼梦》中形容王熙凤的“未见其人，先闻其声”。
唐代诗人王维有这样的诗句：“空山不见人 ，但闻人语响”
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.
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
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
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
(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？
问题探究
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
(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
现在能理解为什么在日常生活中我们一般观察不到光的衍射吗？
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，所以常常看到的是“光沿直线传播”
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
一、光的衍射
1.定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里的现象叫光的衍射现象。
2.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。
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。
注意：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。
对于同样的障碍物，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。
学以致用：为什么平时隔墙可以听见别人的声音却看不到人？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
二、三种不同类型光的衍射
1.光的单缝衍射
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，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。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。
激光束
调节狭缝宽窄
狭缝
像屏
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随堂练习
课堂小结
布置作业
光的单缝衍射实验演示
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知识讲解
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课堂小结
布置作业
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。
光的单缝衍射特点
②波长一定时，单缝窄的中央亮条纹宽，条纹间距大，衍射明显。
③单缝不变时，光波波长长的中间条纹宽，条纹间距大，衍射明显。
红光 单缝宽 0.4mm
红光 单缝宽 0.8mm
课堂提问：不同颜色的光，缝宽一致时，单缝衍射图样是否相同？
红光 单缝宽 0.4mm
蓝光 单缝宽 0.4mm
课堂提问：如果用白色光进行单缝衍射实验，衍射条纹是什么样？
④白光的单缝衍射条纹中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色。
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随堂练习
课堂小结
布置作业
光的单缝衍射和双缝衍射区别
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布置作业
单缝衍射与双缝干涉条纹的比较：
（1）根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。
（2）根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗。
（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
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布置作业
【典例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
答案：A
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布置作业
【典例2】如图所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是（ ）
A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
答案：B
随堂练习
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布置作业
2.光的圆孔衍射
A
S
（1）孔较大时——屏上出现清晰的光斑
圆孔衍射图像：光几乎沿直线传播
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布置作业
（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，圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）
S
现象：
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的不等距同心圆环，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。
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。
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光的圆孔衍射的特点
①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环．越向外，亮环亮度越低。
③白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。
红色激光的圆孔衍射图样
白光的圆孔衍射图样
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3、光的圆盘衍射
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
中心有极小亮斑
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光的圆盘衍射实验演示
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不同点：
③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。
②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小；
相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑
①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小；
圆孔衍射
圆盘衍射
光的圆孔衍射与圆盘衍射区别
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【课堂讨论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。
【课堂讨论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
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【典例3】在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相 间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗纹）( )
A．很小的不透明的圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明圆板
答案：D
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三、衍射光栅
1.定义：衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的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窄，亮度将增加。
N=1
N=2
N=3
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，这样就做成了透射光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成了反射光栅。
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【学以致用1】在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（ ）
A．甲是双缝干涉图样、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
B．乙是单缝衍射图样、丙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
C．甲是双缝干涉图样、丁是小圆孔衍射图样
D．乙是双缝干涉图样、丙是小圆孔衍射图样
答案：A
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【学以致用2】2022·上海嘉定·二模）利用图a所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图b中甲和乙两种图样。则（ ）
A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲的双缝间距较大
答案：A
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衍射光栅
光的衍射
光的衍射
发生明显衍射的条件
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
圆盘衍射
泊松亮斑
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