4.5光的衍射 课件 24张PPT
文档属性
| 名称 | 4.5光的衍射 课件 24张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 956.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-07 21:31:33 | ||
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文档简介
第四章 第5节 光的衍射
问题导入
我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，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？
知识梳理
一、光的衍射
1．定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，没有沿直线传播，而是绕过了缝(或圆孔)的边缘，传播到了相当宽的地方，在背后的阴影区形成明暗相间的条纹的现象，叫作光的衍射现象。
说明：用平行光照射狭缝，当缝较宽时，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。当缝调到很窄时，亮条纹的亮度有所降低，但宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。
2．衍射条纹产生的实质：是光波发生干涉的结果。当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是相干光源，发出的光相互干涉，形成明暗相间的条纹。所以说衍射中有干涉，干涉中也有衍射。
3．单缝衍射条纹：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗，且缝隙越窄、波长越长中央条纹越宽，条纹间距越大(如图所示)；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹(如图所示)。
4．圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环．
说明：如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光沿直线传播，光屏上出现圆形亮光区域(如图甲)，无明显衍射现象发生；当圆孔很小时，光屏上出现出现亮暗相间的同心圆环，中央是大且亮的圆形亮斑 (如图乙)。
5．泊松亮斑：障碍物(不透明的小圆板)的衍射现象。
说明：用单色光照射一个较小的圆形障碍物，会发现明暗相间的环形条纹，在圆形阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。区别于圆孔衍射，它的泊松亮斑的图样背景是明亮的(如图所示)。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 项目
单缝衍射
双缝干涉
不
同
点
产生条件
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多
频率、振动方向相同，相位差恒定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
各条纹亮度基本相同
★辨析：单缝衍射和双缝干涉
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 项目
单缝衍射
双缝干涉
相同点
成因
干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果
干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果
意义
干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
★辨析：单缝衍射和双缝干涉
二、衍射光栅
1．结构：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．
2．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．
3．衍射光栅的种类：
(1)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。
(2)反射光栅：在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。
判一判
(1)光的衍射说明光不能沿直线传播。( × )
(2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( × )
(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象。( × )
(4)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。( × )
(5)衍射现象中也有干涉的成分。( √ )
重点突破
[例1]关于光的衍射现象，下面说法正确的有( )
A．只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发生明显的衍射现象
B．当光的波长大于障碍物的尺寸时，完全不发生光的衍射现象
C．发生单缝衍射时，若减小单缝宽度，条纹变亮
D．发生单缝衍射时，若略微增大单缝宽度，条纹变亮
任务一：光的衍射现象
[变式1]观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( )
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．以上现象都不会发生
答案：A
[例2] (多选)关于衍射，下列说法正确的是( )
A．衍射条纹的出现是光叠加后产生的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切波都很容易发生明显的衍射现象
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
任务二：衍射与干涉的区别
答案： AB
[变式2]一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明、暗相间的干涉条纹．现在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些
B．与原来不同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些
C．只有一条与缝宽相对应的明条纹
D．无条纹，只存在一片红光
巩固训练
3．(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有频率较小的一部分光才能到达地面
答案： BD
4．(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，说明发生了衍射
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
答案： AC
8．(多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是( )
A．做单缝实验时，光强分布图如乙所示
B．做单缝实验时，光强分布图如丙所示
C．做双缝实验时，光强分布图如乙所示
D．做双缝实验时，光强分布图如丙所示
答案： AD
9．图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则( )
A．甲为红光的衍射图样
B．乙为紫光的干涉图样
C．丙为红光的衍射图样
D．丁为紫光的干涉图样
答案： BC
谢谢观看！
问题导入
我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，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？
知识梳理
一、光的衍射
1．定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，没有沿直线传播，而是绕过了缝(或圆孔)的边缘，传播到了相当宽的地方，在背后的阴影区形成明暗相间的条纹的现象，叫作光的衍射现象。
说明：用平行光照射狭缝，当缝较宽时，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。当缝调到很窄时，亮条纹的亮度有所降低，但宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。
2．衍射条纹产生的实质：是光波发生干涉的结果。当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是相干光源，发出的光相互干涉，形成明暗相间的条纹。所以说衍射中有干涉，干涉中也有衍射。
3．单缝衍射条纹：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗，且缝隙越窄、波长越长中央条纹越宽，条纹间距越大(如图所示)；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹(如图所示)。
4．圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环．
说明：如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光沿直线传播，光屏上出现圆形亮光区域(如图甲)，无明显衍射现象发生；当圆孔很小时，光屏上出现出现亮暗相间的同心圆环，中央是大且亮的圆形亮斑 (如图乙)。
5．泊松亮斑：障碍物(不透明的小圆板)的衍射现象。
说明：用单色光照射一个较小的圆形障碍物，会发现明暗相间的环形条纹，在圆形阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。区别于圆孔衍射，它的泊松亮斑的图样背景是明亮的(如图所示)。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 项目
单缝衍射
双缝干涉
不
同
点
产生条件
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多
频率、振动方向相同，相位差恒定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
各条纹亮度基本相同
★辨析：单缝衍射和双缝干涉
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 项目
单缝衍射
双缝干涉
相同点
成因
干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果
干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果
意义
干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
★辨析：单缝衍射和双缝干涉
二、衍射光栅
1．结构：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．
2．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．
3．衍射光栅的种类：
(1)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。
(2)反射光栅：在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。
判一判
(1)光的衍射说明光不能沿直线传播。( × )
(2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( × )
(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象。( × )
(4)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。( × )
(5)衍射现象中也有干涉的成分。( √ )
重点突破
[例1]关于光的衍射现象，下面说法正确的有( )
A．只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发生明显的衍射现象
B．当光的波长大于障碍物的尺寸时，完全不发生光的衍射现象
C．发生单缝衍射时，若减小单缝宽度，条纹变亮
D．发生单缝衍射时，若略微增大单缝宽度，条纹变亮
任务一：光的衍射现象
[变式1]观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( )
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．以上现象都不会发生
答案：A
[例2] (多选)关于衍射，下列说法正确的是( )
A．衍射条纹的出现是光叠加后产生的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切波都很容易发生明显的衍射现象
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
任务二：衍射与干涉的区别
答案： AB
[变式2]一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明、暗相间的干涉条纹．现在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些
B．与原来不同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些
C．只有一条与缝宽相对应的明条纹
D．无条纹，只存在一片红光
巩固训练
3．(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有频率较小的一部分光才能到达地面
答案： BD
4．(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，说明发生了衍射
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
答案： AC
8．(多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是( )
A．做单缝实验时，光强分布图如乙所示
B．做单缝实验时，光强分布图如丙所示
C．做双缝实验时，光强分布图如乙所示
D．做双缝实验时，光强分布图如丙所示
答案： AD
9．图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则( )
A．甲为红光的衍射图样
B．乙为紫光的干涉图样
C．丙为红光的衍射图样
D．丁为紫光的干涉图样
答案： BC
谢谢观看！