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(共18張PPT)
五、光的衍射
紅光波長最大 (同一裝置實驗，相鄰明
紋間距最大），紫光波長最小
復習
1、光的干涉圖樣有何特征？
2、不同顏色的光相鄰條紋間距有何不同？
3、光的顏色由什么決定的呢？
1、光的顏色是由頻率決定的．
2、不同頻率的色光在真空中波速相同，在同一介質中波速不同．
3、同一色光在不同介質中，頻率（顏色）不變，波速和波長都要改變．
4、在同一介質中，頻率越高，波速越小．
幾點強調
光的干涉現象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現象，光是否具有衍射現象呢？如果有衍射現象，為什么在日常生活中我們觀察不到光的衍射，而且常常說“光沿直線傳播”呢？
水波、聲波都會發生衍射現象，它們發生衍射的現象特征是什么？
光的衍射
一切波都能發生衍射，通過衍射把能量傳到“陰影”區域，能夠發生明顯衍射的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小
取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個寬度可以調節的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當距離處放一個光屏 ．
激光束
光屏
衍射的條件
單縫衍射
單擊畫面觀看錄像
單縫衍射條紋的特征
圖樣特征
1、中央亮紋寬而亮．
2、兩側窄而暗，兩側條紋具有對稱性，
不同波長的單縫衍射
觀察下列衍射圖樣，分析衍射規律：
不同縫寬的單縫衍射
白光的單縫衍射
中央寬而亮、兩側窄而暗
縫寬越小，衍射現象越明顯中央亮紋越寬
波長越大，衍射現象越明顯中央亮紋越寬
圓孔衍射
A
B
S
1、孔較大時——屏上出現清晰的光斑
3、 孔小到與光波波長差不多時——屏上出現衍射花樣
明暗相間的間距不等的同心圓環
2、 孔較小時——小孔成像
在單縫衍射和圓孔衍射的照片中，都有一些亮條紋和暗條紋。這是由于來自單縫或圓孔上不同位置的光，通過縫或孔之后疊加時加強或者削弱的結果。
各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射，致使影的輪廓模糊不清，出現明暗相間的條紋
對衍射現象的研究表明，光在沒有障礙物的均勻介質中是沿直線傳播的，在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下，衍射現象不明顯，也可以近似認為光是沿直線傳播的。但是，在障礙物的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象十分明顯，這時就不能說光沿直線傳播了。
光的衍射現象再次證明光是一種波．
五、圓盤衍射
不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發生衍射，歷史上曾有一個著名的衍射圖樣—泊松亮斑．
實驗：在光束中放一個不透明的很小的圓盤
現象：在不透明圓盤的陰影后面，出現了一個亮斑。
泊松亮斑
中心有小亮斑
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五、圓盤衍射
泊松亮斑趣事：1818年，當法國物理學家菲涅耳提出光的波動理論時，著名數學家泊松根據菲涅耳的理論推算出：把一個不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應當出現一個亮斑．人們從未看過和聽說過這種現象，因而認為這是荒謬可笑的，所以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動理論，但是，就在競賽的關鍵時刻，評委阿拉果在實驗中觀察到了這個亮斑，這樣，泊松的計算反而支持了光的波動說。
后人為了紀念這個有意義的事件，把這個亮斑稱為泊松亮斑，也稱為阿拉果亮斑。
圓孔衍射
圓盤衍射
圓孔衍射與圓盤衍射的圖樣有何不同？你能準確地區分嗎？
牛頓環
雙縫寬d=0.36mm
單縫寬a=0.4mm
不同點：
雙縫的條紋:是等間距的明暗相間條紋，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，兩側條紋窄而暗且對稱分布
相同點：都是由于光的疊加而產生的，明暗相間的。
干涉條紋與衍射條紋的圖樣有何不同？你能準確地區分嗎？
衍射光柵
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。
衍射光柵
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（圖 4.5-5）
如果在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成反射光柵

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