1、4.54.5 光的衍射光的衍射【回顾】波发生明显衍射现象的条件【回顾】波发生明显衍射现象的条件条件：条件：狭缝、障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多狭缝、障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多提问：提问：为什么我们一般都说光沿直线传播呢？为什么我们一般都说光沿直线传播呢？原因：原因：狭缝、障碍物的尺寸相比于光的波长太大了狭缝、障碍物的尺寸相比于光的波长太大了思考：思考：你觉得怎样才能观察到光的衍射？你觉得怎样才能观察到光的衍射？一、单缝衍射一、单缝衍射1.1.单缝衍射图样单缝衍射图样明暗相间的条纹；明暗相间的条纹；各亮条纹比较：各亮条纹比较：中央亮条纹最宽最亮，越往外越暗、越窄；不等距。中央
2、亮条纹最宽最亮，越往外越暗、越窄；不等距。若继续减小狭缝宽度，衍射现象将更明显还是不明显？若继续减小狭缝宽度，衍射现象将更明显还是不明显？更明显更明显 更能绕过障碍物传播，更能绕过障碍物传播，中央亮条纹将更宽。中央亮条纹将更宽。（但亮度将有所降低）（但亮度将有所降低）一、单缝衍射一、单缝衍射 当缝宽一定时，先后两次用红当缝宽一定时，先后两次用红光、蓝光照射单缝。判断哪次是红光、蓝光照射单缝。判断哪次是红光、蓝光光、蓝光交交通通信信号号灯灯用用红红绿绿灯灯一、单缝衍射一、单缝衍射1.1.单缝衍射图样单缝衍射图样2.2.单缝衍射的成因单缝衍射的成因许多的相干光源发生叠加许多的相干光源发生叠加进而在
3、有的区域增强，后的区域减弱，出现明暗相间的条纹进而在有的区域增强，后的区域减弱，出现明暗相间的条纹3 3.白光的单缝衍射：白光的单缝衍射：中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央的是红光。的色光是紫光，最远离中央的是红光。一、单缝衍射一、单缝衍射 各种不同形状的障碍物都能是光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出各种不同形状的障碍物都能是光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。现明暗相间的条纹。一、光的衍射一、光的衍射名称名称项目项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不不同同点点产生产生条件条件障碍物或
4、孔的尺寸比波长障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多小或跟波长差不多频率、振动方向相同，相位差频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加恒定的两列光波相遇叠加条纹条纹宽度宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等条纹条纹间距间距各相邻条纹间距不等，各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小越靠外条纹间距越小各相邻条纹等间距各相邻条纹等间距亮度亮度中间条纹最亮，两边变暗中间条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等清晰条纹，亮度基本相等相相同同点点成因成因干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的
5、结果强或者削弱的结果意义意义干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波一、单缝衍射一、单缝衍射例例2 如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是()A甲、乙是光的干涉图样甲、乙是光的干涉图样B丙、丁是光的干涉图样丙、丁是光的干涉图样C形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短D形成丙图样的光的波长
6、比形成丁图样的光的波长短形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短A一、单缝衍射一、单缝衍射二、圆孔衍射二、圆孔衍射 圆孔衍射图样圆孔衍射图样 圆孔圆孔衍射图样特点衍射图样特点中央为中央为圆形圆形较亮的亮斑，较亮的亮斑，外面是外面是明暗相间的明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低；不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低；红色激光的圆孔衍射图样红色激光的圆孔衍射图样圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。二、圆孔衍射二、圆孔衍射【思考】在圆孔
7、由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象？【思考】在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象？1.1.圆形亮斑圆形亮斑(光的直线传播光的直线传播)、（如果孔是三角形，则是三角形的像）、（如果孔是三角形，则是三角形的像）2.2.光源的像光源的像(小孔成像小孔成像)、3.3.明暗相间的圆环明暗相间的圆环(衍射图样衍射图样)、4.4.完全黑暗完全黑暗 二、圆孔衍射二、圆孔衍射二、圆孔衍射二、圆孔衍射【思考】在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象？【思考】在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象？1818 年，法国的巴黎科学院为了鼓励对
8、衍射问题的研究，悬赏征集这方面的年，法国的巴黎科学院为了鼓励对衍射问题的研究，悬赏征集这方面的论文。一位年轻的物理学家菲涅耳在论文中按照波动说深入研究了光的衍射。论文。一位年轻的物理学家菲涅耳在论文中按照波动说深入研究了光的衍射。当时的另一位法国科学家泊松是光的波动说的反对者，他按照菲涅耳的理论计当时的另一位法国科学家泊松是光的波动说的反对者，他按照菲涅耳的理论计算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长、在适当的距离上，影的中心会算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长、在适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为这是荒谬可笑的，并认为这样就驳倒了光的波动说。出现一个亮斑！泊松认为
9、这是荒谬可笑的，并认为这样就驳倒了光的波动说。泊松亮斑趣事泊松亮斑趣事 但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验中观察但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑（图到了这个亮斑（图），这样，泊松的计算反而支持了光的），这样，泊松的计算反而支持了光的波动说。后人为了纪念这个有意义的事件，把这个亮斑称波动说。后人为了纪念这个有意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称为阿拉果亮斑。为泊松亮斑，也称为阿拉果亮斑。泊松亮斑泊松亮斑三、圆盘衍射三、圆盘衍射三、圆盘衍射三、圆盘衍射用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现一个用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现
10、一个亮斑亮斑圆形阴影中心圆形阴影中心有一有一亮斑亮斑，与圆孔衍射图样有明显区别。，与圆孔衍射图样有明显区别。泊松亮斑泊松亮斑 圆盘衍射图样圆盘衍射图样 圆盘圆盘衍射图样特点衍射图样特点红色激光的圆孔衍射图样三、圆盘衍射三、圆盘衍射衍射现象三、圆盘衍射三、圆盘衍射1 1.结构结构有许多等宽的狭缝有许多等宽的狭缝等距离等距离排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越宽度越窄窄，亮度越，亮度越亮亮。2 2衍射图样的特点衍射图样的特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄窄，亮度，亮度增加增加。3 3衍射光栅的种类衍射光栅的种类反射反射光栅和光栅和透射透射光栅。光栅。透射光栅透射光栅三、衍射光栅三、衍射光栅例例1 (多选多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是关于光的衍射现象，下列说法正确的是()A红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射AC三、衍射光栅三、衍射光栅
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