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(共23張PPT)
第一章 動量守恒定律
4.5光的衍射
人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊
新課導入
1
新課講解
3
學習目標
2
經典例題
4
課堂練習
5
本課小結
6
目錄
我們知道，波能夠繞過障礙物發生衍射。例如，聲音能夠繞過障礙物傳播。
既然光也是一種波，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？
課堂導入
學習目標
1. 了解光的衍射概念及產生明顯衍射現象的條件。
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、技術和社會關系。
3. 通過光的衍射的學習，對光的直線傳播現象提出質疑，會從不同角度思考物理問題。
一、多普勒效應
1.光的衍射現象
光能夠繞過障礙物而到達“陰影”區域的現象。
2.產生明顯衍射現象的條件
障礙物或孔的尺寸比光波波長小或與光波波長差不多時。
3.可見光的波長范圍
10－6m～10－7m，由發生明顯衍射現象的條件可知，
光的衍射現象不易觀察。
光經過大頭針尖時的衍射照片
思考：光波和聲波都是波，可是日常生活中常發生“聞其聲不見其人”的現象，原因何在？
解析：聲波的波長較長(約幾米到十幾米)，與障礙物(房屋的墻壁、門窗等)的尺寸相比，能產生明顯衍射，故能“聞其聲”；而光波的波長很短(370～750nm)，比通常的障礙物的尺寸小得多，因此不能產生明顯衍射現象，故“不見其人”。
1.單縫衍射的條紋特點
①單色光的單縫衍射圖樣是明暗相間、亮度越來越暗且不等距的條紋，中央是亮紋，亮度大，寬度也大；狹縫越窄，中央亮條紋越寬，但亮度越暗；波長越長，條紋間距越大，中央亮紋越寬；
單縫衍射示意圖
單縫衍射產生的圖樣
二、多普勒效應幾種不同的衍射現象
②白光的單縫衍射圖樣中央是白色亮紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央亮紋的色光是紫光，最遠離中央的是紅光。
白光的單縫衍射條紋
二、多普勒效應幾種不同的衍射現象
二、多普勒效應幾種不同的衍射現象
2.圓孔衍射
(1)現象
①用點光源照射直徑較大的圓孔時，在屏上會出現一個明亮的圓形光斑，這是光沿直線傳播的結果。
②用點光源照射直徑足夠小的圓孔時，在屏上會出現一些明暗相間的圓環，這是光發生衍射的結果。
(2)衍射圖樣的特點
明暗相間的環狀條紋，中央為圓形亮斑。
①單色光的圓孔衍射圖樣中央亮紋的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環，越向外，亮環亮度越低；
②白光的圓孔衍射圖樣中央亮紋為白色，周圍是彩色圓環。
紅色激光的圓孔衍射圖樣
二、多普勒效應幾種不同的衍射現象
3.圓盤衍射(泊松亮斑)
(1)現象
用平行光照射一個不透光的小圓盤時，在圓盤陰影中心出現一個亮斑。
(2)衍射圖樣的特點
圓形陰影中心有一亮斑，與小孔衍射圖樣有明顯區別。
泊松亮斑
紅色激光的圓孔衍射圖樣
二、多普勒效應幾種不同的衍射現象
干涉現象與衍射現象的區別
干涉現象 衍射現象
產生條件
條紋寬度
光強分布
條紋的變化
頻率相同的兩列
相干光相遇疊加
任何光都能發生衍射
等寬、等距
中央最寬，兩側的亮紋逐漸變窄。
從中央明條紋往兩側光強變化很小
光強分布主要集中在中央亮紋，兩側的亮紋逐漸變暗。
間距與波長成正比
波長有關，但縫寬影響更大
三、衍射光柵
1.結構
有許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學元件。狹縫的個數越多，衍射條紋的寬度越窄，亮度越亮。
2．衍射圖樣的特點
與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加。
3．衍射光柵的種類
反射光柵和透射光柵。
透射光柵
典例分析
例1在一次觀察光的衍射實驗中,觀察到如圖所示的清晰的明暗相間的圖樣,那么障礙物是下列給出的(　　)
A.很小的不透明圓板
B.很大的不透明圓板
C.很大的中間有大圓孔的不透明擋板
D.很大的中間有小圓孔的不透明擋板
解析 用光照射很大的中間有小圓孔的不透明擋板時出現明暗相間的衍射圖樣,即題圖中所示圖樣,故D正確。
答案 D
典例分析
例2如圖所示為紅光、藍光分別通過單縫、雙縫所呈現的圖樣,則(　　)
A.甲為藍光的衍射圖樣
B.乙為紅光的干涉圖樣
C.丙為紅光的衍射圖樣
D.丁為藍光的干涉圖樣
課堂練習
1.[多選]對于光的衍射現象，下列說法正確的是（　　）
A.只有障礙物或孔的尺寸可以跟光波波長相當，甚至比波長還要小的時候，才能產生明顯的衍射現象
B.衍射現象是光特有的現象，只有光才會發生衍射
C.光的衍射現象否定了光沿直線傳播的結論
D.光的衍射現象說明了光具有波動性
AD
課堂練習
解析：光的干涉現象和衍射現象無疑說明了光具有波動性，在障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相當，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象比較明顯，只有在光的波長比障礙物或孔的尺寸小的情況下，光才可以看成是沿直線傳播的，所以光的衍射現象和光沿直線傳播是不矛盾的，它們是光在不同條件下產生的兩種現象，衍射現象是波特有的現象，故正確的選項是A、D。
課堂練習
2.［多選］抽 制高強度纖維細絲時可用激光監控其粗細，如圖所示，觀察激光束經過細絲后在光屏上所產生的條紋即可判斷細絲粗細的變化 （　　）
A.這里應用的是光的衍射現象
B.這里應用的是光的直線傳播
C.這里應用的是光的干涉現象
D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的細絲變細
AD
課堂練習
解析：當障礙物的尺寸與光波的波長相當，或小于光波的波長時，會發生明顯的衍射，該裝置的原理是運用光的衍射現象，如果屏上條紋變寬，則說明衍射現象更加明顯，可知抽制的細絲變細。故A、D正確。
課堂練習
3.用單色光照射一障礙物，觀察到如圖所示的清晰的明暗相間的圖樣，那么該障礙物是（　 ）
A.很小的不透明的圓板
B.很大的中間有大圓孔的不透明的圓板
C.很大的不透明圓板
D.很大的中間有小圓孔的不透明的圓板
D
課堂練習
解析：由題圖可知中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環，且越向外，圓形條紋寬度越小，可判斷此圖樣為圓孔衍射圖樣，故D正確；有的同學誤選A，要注意很小的不透明的圓板產生的圖樣中心也是亮點，但其周圍有一個大的陰影區，在陰影區的邊緣有明暗相間的圓環，它與圓孔衍射的圖樣是不同的。
課堂小結
1.光的衍射現象：光能夠繞過障礙物而到達“陰影”區域的現象。
2.產生明顯衍射現象的條件：障礙物或孔的尺寸比光波波長小或與光波波長差不多時。
3. 單縫衍射的條紋特點
①單色光的單縫衍射圖樣是明暗相間、亮度越來越暗且不等距的條紋，中央是亮紋，亮度大，寬度也大；狹縫越窄，中央亮條紋越寬，但亮度越暗；波長越長，條紋間距越大，中央亮紋越寬；
②白光的單縫衍射圖樣中央是白色亮紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央亮紋的色光是紫光，最遠離中央的是紅光。
4.圓孔衍射
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