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第五节 光的衍射
主讲老师：
20XX.XX.XX
目录
01
02
衍射光栅
光的衍射
课堂引入
我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？观看视频，你能从中得到什么启发？
课堂引入
什么是波的衍射现象？
波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫波的衍射.
发生明显衍射的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？
第一部分：实验思路
（一）光的衍射
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。
光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。
衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
如何让衍射现象更明显呢？
（二）光的衍射实验
障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。
光的明显衍射条件：
（三）单缝衍射
光通过单缝衍射时，其图样有什么规律？
（三）单缝衍射
单色光单缝衍射图样的特点
①条纹不等间距；
②中央条纹亮而宽；
③两侧条纹较暗较窄，对称分布。
④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗
不同缝宽的单缝衍射
（三）单缝衍射
各种颜色的光波衍射图象一样吗？
不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征
①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．
②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．
③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．
（四）衍射的应用
双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？
单缝衍射与双缝干涉的比较
种类
项目　　
单缝衍射
双缝干涉
不
同
点
产生条件
狭缝足够小(发生明显衍射)
频率相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度
条纹宽度不等，中央条纹最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度
中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗
各条纹亮度基本相同
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
（四）衍射的应用
如何解释引入实验中“光不沿直线传播”的现象？
光经过圆盘发生衍射现象，绕过圆盘，在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。
泊松亮斑
中心有小亮斑
（四）衍射的应用
如何解释以下视频中的实验现象？
孔较小时——屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围）
（四）衍射的应用
圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？
圆孔衍射
圆盘衍射
相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑
不同点：
①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小；
②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小；
③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。
第二部分：衍射光栅
（一）衍射光栅
阅读课本第99页回答如下问题：
(1)什么是衍射光栅？
(2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？
由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。
衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
（二）衍射光栅演示实验
巩固提升
课堂小结
光的衍射
光的衍射
衍射现象：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。
衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小。
衍射图样
单缝衍射
圆孔衍射
泊松亮斑
衍射光栅
课堂检测
1.让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的圆孔，当此圆孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，在孔后的屏上将先后出现的现象是(遮住侧面光)
A.圆形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环
B.明暗相间的圆环　圆形光斑　倒立的烛焰
C.倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环
D.圆形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰
课堂检测
【答案】A
【解析】当圆孔较大时，屏上出现一个圆形光斑，随着圆孔缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当圆孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，即小孔成像；继续使圆孔缓慢收缩，当圆孔的大小与光波波长相差不多时，在屏上可以观察到明暗相间的圆环，即圆孔衍射的图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗，故A正确。
课堂检测
2. 一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到
A.与原来相同的明暗相间条纹，只是亮条纹比原来暗些
B.与原来不相同的明暗相间条纹，而中央亮条纹变宽些
C.只有一条与缝宽对应的亮条纹
D.无条纹，只存在一片红光
课堂检测
【答案】B
【解析】挡住一缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现亮条纹，两侧都出现明暗相间的条纹，干涉图样为等间距的明暗相同的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的条纹且亮条纹的亮度减弱，且衍射图样中央亮条纹较宽，故选B。
课堂检测
3. (多选)在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是
A.这是利用光的直线传播规律
B.这是利用光的衍射现象
C.如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了
D.如果屏上条纹变宽，表明细丝细了
课堂检测
【解析】由题意知明暗相间亮斑的形成是单缝衍射现象，故A错误，B正确；缝变窄，则条纹宽度变宽，如果屏上条纹变宽，表明细丝变细，故C错误，D正确。
【答案】BD
课堂检测
4. (多选)关于衍射光栅，下列说法正确的是
A.衍射光栅是由许多等宽的狭缝组成的
B.增加狭缝的个数，因衍射条纹的宽度将变宽，所以亮度将会增加
C.透射光栅中有刻痕的部分相当于透光的狭缝
D.当光通过光栅时，每个狭缝均起到单缝衍射的作用
【答案】AD
【解析】衍射光栅由一系列等距的平行刻痕或狭缝组成，刻痕处发生漫反射而不透光，未刻痕的部分相当于透光的狭缝，故C错误，A正确；
增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将会增加，B错误；
当光通过光栅的狭缝时，光线发生衍射现象，D正确。
THANKS
THANKS
感谢观看

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