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4.5 光的衍射
第四章 光
思考：波能夠繞過障礙物發生衍射，光也是一種波，為什么在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現象，而且常常說“光沿直線傳播”呢？
提示：能夠發生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多。
一、光的衍射
單縫寬0.4mm
單縫寬0.8mm
白光衍射圖樣
1.1 單縫衍射
一、光的衍射
1.1 單縫衍射
單縫寬0.4mm
單縫寬0.8mm
白光衍射圖樣
單縫衍射圖樣的特點
單色光：
①條紋不等間距；②中央條紋亮而寬；③兩側條紋較暗較窄，對稱分布。
④波長一定時，單縫越窄，現象越明顯，中央亮紋越寬越暗。
白光：中央為白色亮條紋，且最寬最亮；兩邊為彩色條紋，且外側呈紅色，靠近光源的內側為紫色。
一、光的衍射
1.1 單縫衍射規律
觀察下列衍射圖樣，分析衍射規律：
不同色光的單縫衍射
不同波長光的衍射圖樣：
① 單縫不變，波長越大，衍射越明顯，中央亮紋越寬。
②白光的單縫衍射條紋為中央亮，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，靠近光源的內側為紫色．
一、光的衍射
光的干涉和衍射圖樣比較
雙縫干涉與單縫衍射圖樣有啥不同？
一、光的衍射
干涉條紋與衍射條紋的區別
（1）干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。
（2）衍射：中央有一條較寬亮條紋，兩邊是對稱明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱得很快。
（雙縫）干涉圖樣
（單縫）衍射圖樣
雙縫間距越小，條紋間距越大
單縫寬度越小，條紋間距越大
（單色光）波長越小，條紋間距越小
（單色光）波長越小，條紋間距越小
單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋
單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋
【典例1】如圖所示，四個圖是不同的單色光采用相同裝置形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是( )
A. 是光的干涉圖樣
B. 是光的干涉圖樣
C.形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣的光的波長短
D.形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣的光的波長短
A
一、光的衍射
1.2 圓孔衍射
A
B
S
孔較大時——屏上出現清晰的光斑
孔較小時——屏上出現衍射花樣
圓孔衍射現象
幾乎沿直線傳播
一、光的衍射
1.2 圓孔衍射
光的衍射現象明顯的條件：障礙物或孔的尺寸比光的波長小或跟光的波長差不多。
明暗相間條紋產生的原因：來自單縫或圓孔上不同位置的光，通過縫或孔之后
疊加時加強或削弱的結果。
圓孔衍射圖樣的兩個特點
a．單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環。越向外，亮環亮度越低．
b．白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環。
圓孔衍射現象
一、光的衍射
1.3 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圓盤
現象：在不透明圓盤的陰影后面，出現了一個亮斑。
中心有小亮斑
一、光的衍射
1.4 其他衍射
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，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發生衍射的結果．
圓屏衍射
圓孔衍射
鋼針的衍射
【典例2】在一次觀察光衍射的實驗中，觀察到如圖1所示的清晰的明暗相間的圖樣，那么障礙物應是（黑線為暗紋）( )
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圓板
D
二、衍射光柵
透射光柵: 在一塊很平的玻璃片上刻出許多等距的平行刻痕，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。一般每毫米有幾十到幾千個狹縫。
反射光柵: 在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成反射光柵。
【練習】在光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，分別得到如下四幅圖樣，以下說法正確的是（　　）
A．甲是雙縫干涉圖樣、丁是小圓板“泊松亮斑”衍射圖樣
B．乙是單縫衍射圖樣、丙是小圓板“泊松亮斑”衍射圖樣
C．甲是雙縫干涉圖樣、丁是小圓孔衍射圖樣
D．乙是雙縫干涉圖樣、丙是小圓孔衍射圖樣
A
光的衍射
光的衍射
衍射光柵
單縫衍射
圓孔衍射
其他衍射
透射光柵
反射光柵

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