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(共21張PPT)
4.5 光的衍射
《選擇性必修第一冊》 第四章 光
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、技術和社會的關系。
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。
目錄
03
薄膜干涉
01
02
干涉條紋和光的波長之間的關系
光的雙縫干涉
課堂引入
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？觀看視頻，你能從中得到什么啟發？
課堂引入
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，波繞到障礙物陰影里去繼續傳播的現象叫波的衍射.
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。
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？
在擋板上安裝一個寬度可調的狹縫，縫后放一個光屏。用單色平行光照射狹縫，我們看到，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。但是，當縫調到很窄時，盡管亮條紋的亮度有所降低，但是寬度反而增大了，而且還出現了明暗相間的條紋。
光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現象叫光的衍射現象。
如何讓衍射現象更明顯呢？
教學內容：（一）光的衍射
光的明顯衍射條件：
障礙物或孔的尺寸小于波長或者和波長差不多。
光的衍射實驗
單縫衍射
單色光單縫衍射圖樣的特點
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
不同縫寬的單縫衍射
各種顏色的光波衍射圖象一樣嗎？
不同色光或不同寬度單縫衍射條紋的特征
①波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大．
②單縫不變時，光波波長的（紅光）中央亮紋越寬，條紋間隔越大．
③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．
雙縫干涉與單縫衍射圖樣有啥不同？
種類 項目　　 單縫衍射 雙縫干涉
不 同 點 產生條件 狹縫足夠小(發生明顯衍射) 頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋寬度 條紋寬度不等，中央條紋最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 中央條紋最亮，越向兩側條紋越暗 各條紋亮度基本相同
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋 如何解釋引入實驗中“光不沿直線傳播”的現象？
光經過圓盤發生衍射現象，繞過圓盤，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
如何解釋以下視頻中的實驗現象？
孔較小時——屏上出現衍射花樣（亮暗相間的不等間距的圓環，這些圓環的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所能照明的范圍）
圓盤和小圓孔的衍射圖樣有何不同？
相同點：均是明暗相間的光環,中心均有亮斑
不同點：
①圓孔衍射中心亮斑較大,而泊松亮斑較??；
②圓孔衍射亮環或暗環間距隨半徑增大而增大,圓盤衍射亮環或暗環間距隨半徑增大而減??；
③圓孔衍射的背景是黑暗的,而圓盤衍射圖樣中的背景是明亮的。
人口密度圖
（二）衍射光柵
(1)什么是衍射光柵？
由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學儀器。
(2)光柵衍射圖樣特點與單縫衍射相比有怎樣的變化？
衍射圖樣特點與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加。
人口密度圖
衍射光柵演示實驗
人口密度圖
當光線從合適的角度照射到這個斷面時，就會發生一種光學效應，叫做“反射式光柵衍射”。于是，你就能看到像彩虹一樣的顏色，包括從綠色、黃色到紅色的各種色澤。這種效應并非只有牛肉才有，其實豬肉、羊肉、驢肉、狗肉、雞肉、鴨肉、魚肉都可以出現。此外，這種現象通常出現在熟肉，而不是生肉。
電腦光盤的彩色反光，來自螺旋形排列的凹槽反射光的衍射
這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵,
1 觀察單縫衍射現象時，把縫寬由0.2 mm逐漸增大到0.8 mm，看到的現象是( )
A．衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現象逐漸不明顯
B．衍射條紋的間距逐漸變大，衍射現象越來越明顯
C．衍射條紋的間距不變，只是亮度增強
D．以上現象都不會發生
小牛試刀
解析：A 當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現象越明顯，即光偏離直線傳播的路徑越遠，條紋間距也越大；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現象越明顯，條紋間距越大；光的波長一定、單縫寬度也一定時，若增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬。
2 （多選）以下關于光現象的說法正確的是（ ）
A．一個面光源發出的光經較大的障礙物后在屏上的影有本影和半影，
這是光發生衍射的結果
B．把兩支鉛筆捏緊，通過中央的細縫去觀察日光燈，會看到彩色條紋，
這是光發生衍射的結果
C．白光通過單縫衍射時，偏離中央亮紋最遠的是紅光
D．一束平行白光經凸透鏡折射后，在其后的屏上也會看到彩色的亮環，
這是光發生衍射的結果
解析：BC 選項A是由光的直線傳播產生的；選項B是光的衍射產生的；選項C是因為白光中紅色光的波長最長，亮紋最寬，故偏離中央亮紋最遠；選項D是色散現象。
3 （多選）圖為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現的圖樣，則( )
A．甲為紅光的衍射圖樣
B．乙為紫光的干涉圖樣
C．丙為紅光的衍射圖樣
D．丁為紫光的干涉圖樣
解析：BC 由干涉圖樣條紋間距公式 可知條紋是等間距的，甲乙是干涉條紋，由于衍射圖樣間距不等，丙丁是衍射條紋由于紅光的波長長，條紋間距大，所以甲為紅光的干涉條紋，乙為紫光的干涉條紋，丙是紅光的衍射條紋，丁是紫光的衍射條紋。
課堂小結
光的衍射現象：光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了相當寬的地方。這就是光的衍射現象。
衍射現象的條件：障礙物或狹縫的尺寸足夠小的時候，衍射現象十分明顯
衍射光柵定義：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。
分類：透射光柵、反射光柵。

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