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4.5 光的衍射
第四章 光
教学目的
1.了解光的衍射现象及其原理,知道几何光学中所说的光沿直线传播是一种近似；
2.掌握光的衍射的条件和特点；
3.知道观察到明显衍射的条件
4.知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象
5.能够通过实验观察和验证光的衍射现象。
学习任务
1.了解光的衍射现象及其原理,知道几何光学中所说的光沿直线传播是一种近似；
2.掌握光的衍射的条件和特点；
3.知道观察到明显衍射的条件
4.知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象
5.能够通过实验观察和验证光的衍射现象。
问题
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？
光的衍射
波的衍射：波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象
波发生明显衍射的条件：孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大
如何才能观察到光波的衍射
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，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
光的衍射
这表明，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是光的衍射现象。
衍射图象有什么特点？
光的衍射
单缝衍射条纹的特征
1、中央亮纹宽而亮．
2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．
若换成其他衍射的光，会如何？
若换成其他衍射的光，会如何？
光的衍射
如果是白光，会有什么现象？
光的衍射
形成原因：白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了
与白光干涉有什么区别？
衍射图样特点：
1.中央亮，两侧为彩色条纹；
2.且外侧呈红色；
3.靠近光源的内侧为紫色．
孔较大时——屏上出现清晰的光斑
A
S
几乎沿直线传播
孔较小时——圆孔衍射
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）
原因:来自单缝或圆孔上不同位置的光，在屏上叠加的结果.
以中央最亮的光斑为圆心的逐渐变暗的不等距的同心圆
拓展：泊松亮斑的趣事
圆盘衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．
实验：在光束中放一个不透明圆盘
现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。
中心有小亮斑
圆孔衍射与圆盘衍射
圆孔衍射
圆盘衍射
光的衍射
光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以近似认为光是沿直线传播的。
在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了
小试牛刀
用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直径由数厘米逐渐减小为零的过程中,位于遮光板后面的屏上将依次出现的现象是：________；____________；______________；_____．
圆形亮斑
烛焰倒立的像
明暗相间的圆环
直线传播
小孔成像
小孔衍射
无光
无光
双缝干涉和单缝衍射条纹的区别
议一议：白光的干涉与衍射有何异同点？
双缝宽d=0.36mm
单缝宽a=0.4mm
不同点：
双缝的条纹:
是等间距的各条
纹的亮度差别较小，
条纹条数较多。
衍射条纹:
不等间距，中央条
纹亮而宽，
两侧条纹较暗较窄，
对称分布
议一议：白光的干涉与衍射有何异同点？
双缝干涉和单缝衍射条纹的区别
小结
一、不同波长的光衍射图样特点
二、明显衍射条件：缝的尺寸接近波长或比波长还要小
三、双缝干涉和单缝衍射条纹的区别
利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则( )
A. 图a、b均显示了波的干涉现象
B. 图a、b均显示了波的衍射现象
C. 图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象
D. 图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象
小试牛刀
D
下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断，下列说法正确的是( )
A. 图1是圆盘衍射的图样，图2为“泊松亮斑”
B. 图1为“泊松亮斑”，图2是小孔衍射的图样
C. 图3是双缝干涉图样，图4是单缝衍射图样
D. 图3是单缝衍射图样，图4是双缝干涉图样
小试牛刀
C
猜一猜：以下是什么图样？
谢君一赏

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