資源簡介

(共29張PPT)
§4.5 光的衍射
1
了解光的衍射概念及產生明顯衍射現象的條件，知道衍射條紋與干涉條紋的區別。
2
知道衍射、衍射光柵在生產生活以及科學技術中的應用，了解科學、技術和社會的關系，從不同角度思考物理問題。
學習目標
人接收的信息90%來自眼睛看到的光；光給了我們多姿多彩的世界。通過前面的學習我們知道既然光是一種波，就應該具有波的一些現象，比如干涉和衍射，上一節課我們已經學習了光的干涉現象，但是對于光的衍射現象我們日常生活中為什么觀察不到吶？而常常看到的是光沿著直線傳播的呢 這究竟為什么？
問題一：
1、同學們仔細觀察下面圖片中電線桿的影子，觀察到了什么現象？
（越靠近電線桿的影子越清晰，越遠越模糊，并不是嚴格的直線傳播）
2、再觀看一個視頻：細線在陽光下影子，隨著細線離地面越高影子的變化？
（離地面越高細線的影子越模糊）
這兩種現象其實就是光的衍射現象，為了深入探究這種現象我們復習下面兩個問題）
問題二：復習問題1：什么是波的衍射現象？
波在它傳播的方向上遇到障礙物或孔時，波能繞過障礙物而繼續傳播
復習問題2：波發生明顯衍射的條件是什么？
障礙物或孔的尺寸跟波長差不多或比波長小
我們知道光的波長范圍在0.4μm到0.8μm之間，所以日常生活中很難觀察到明顯的光的衍射現象。因此我們需要借助儀器在實驗室中來觀察明顯的光的衍射現象。
在擋板上安裝一個寬度可調的狹縫，縫后適當位置放一個光屏。用單色平行激光照射狹縫，請同學們觀察實驗視頻并記錄實驗現象：
探究點一、單縫衍射
單縫衍射實驗視頻
問題三： 1、實驗中觀察到了什么實驗現象？
當縫比較寬時，光沿著直線通過狹縫，在屏上產生一條與縫寬相當的亮條紋。單縫的寬度變窄，后面的圖樣出現明暗相間的條紋而且范圍比原來一個光點要大，說明光發生了明顯的衍射現象，如果將單縫的寬度繼續變窄，光透過單縫后盡管亮條紋的亮度有所降低，但傳播的寬度反而增大了，而且中間區域的亮條紋也變的更寬了，這說明衍射現象更加明顯。
2、再仔細觀察單縫衍射條紋，描述條紋的特點？
中央條紋寬而亮，亮度和寬度向兩邊逐漸減小。兩側條紋明暗相間，具有對稱性，而且亮條紋之間不等距
a. 波長一定時，單縫越窄，中央亮條紋越寬，各條紋間距越大，衍射越明顯b. 單縫不變時，波長大的中央亮條紋越寬，條紋間隔越大，衍射越明顯c. 白光（白熾燈）的單縫衍射條紋為中央亮，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，內側為紫色）
3、由實驗現象的分析得出單縫衍射圖樣的特點？單縫衍射規律？衍射條件？
（1）衍射圖樣：明暗相間且不等距條紋（中央亮條紋）
（2）單縫衍射規律：a.波長一定時，單縫越窄，中央亮條紋越寬，各條紋間距越大b.單縫不變時，波長大的中央亮條紋越寬，條紋間隔越大
c.白光（白熾燈）的單縫衍射條紋為中央亮，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，內側為紫色 (3)衍射條件：縫的尺寸接近波長或比波長還要小
探究點二、圓孔衍射
光的衍射現象不僅發生在單縫，如果將單縫換成一個圓孔，結果又會怎樣吶？
如圖所示，把一個不透光的屏上留有一個圓孔，讓一束單色光入射，仔細觀察光屏上的圖樣又會怎樣？
圓孔衍射實驗視頻
1、觀察到的實驗現象？
光通過圓孔（小到一定程度）在屏上會出現中間較亮，周圍明暗相間的圓環，且亮度小。這些圓環達到的范圍遠遠超過根據光的直線傳播所應照明的面積。孔的尺寸越接近波長，衍射現象越明顯
2、圓孔衍射條件？
孔的尺寸接近波長或比波長還要小
探究三、生活中的衍射現象和衍射光柵
當然，不僅是單縫、單孔可以發生明顯的衍射現象，各種不同形狀的物體都能使光發生衍射，以致使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體邊緣而發生衍射的結果。
單縫衍射的條紋比較寬，而且距離中央亮條紋較遠的條紋，亮度也很低。因此，無論從測量的精確度，還是從可分辨的程度上說，單縫衍射都不能達到實用要求。實驗表明，如果增加狹縫的個數，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將增加，光學儀器中用的衍射光柵就是據此制成的。它是由許多等寬的狹縫等距離地排列起來形成的光學元件。在一塊很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕產生漫反射而不太透光，未刻的部分相當于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵。如果在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成反射光柵。
透射光柵 反射光柵 5000線/mm透射光柵
衍射光柵結構：由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學儀器．
衍射光柵衍射實驗視頻
與單縫衍射相比，光柵衍射條紋的寬度變窄，亮度增加
光柵在科學技術上的應用視頻
四、（科學漫步）泊松亮斑、X射線衍射與雙螺旋
課本P100“科學漫步”
有興趣的同學可以上網查閱相關資料。
五、課堂小結
1、在障礙物的尺寸比光的波長小或相差不多的時候出現的明顯的衍射現象。 2、光的衍射并沒有否定光的直線傳播，而是指出了它的適用范圍和它的局限性。光在沒有障礙物的均勻介質中，沿直線傳播。
相同點：都出現了明暗相間的條紋，都是由于光的疊加而產生的。
不同點：干涉條紋是等間距，各條紋的亮度差別較小，條紋條數較多。衍射
條紋不等間距，中央條紋亮而寬，兩側條紋較暗較窄，對稱分布。
3、比較衍射與干涉圖樣的異同
1、(單選)下列現象中,屬于光的衍射現象的是(　　)A.雨后天空出現彩虹B.通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋C.鍍膜后,望遠鏡的鏡頭透入光的亮度增強D.醫院手術室使用無影燈
六、檢測反饋
B
2、如圖所示的4幅明暗相間的條紋,分別是紅光經過間距不同的雙縫及寬度不同的單縫所形成的。則下面的四幅圖(甲、乙、丙、丁)依次對應的是(　　)
A.雙縫寬間距,雙縫窄間距,寬單縫,窄單縫 B.雙縫窄間距,雙縫寬間距,窄單縫,寬單縫 C.寬單縫,窄單縫,雙縫寬間距,雙縫窄間距 D.窄單縫,寬單縫,雙縫窄間距,雙縫寬間距
A
謝謝

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