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(共23张PPT)
第一章 动量守恒定律
4.5光的衍射
人教版（2019）高中物理选择性必修第一册
新课导入
1
新课讲解
3
学习目标
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
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？
课堂导入
学习目标
1. 了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。
2. 知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会关系。
3. 通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题。
一、多普勒效应
1.光的衍射现象
光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。
2.产生明显衍射现象的条件
障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多时。
3.可见光的波长范围
10－6m～10－7m，由发生明显衍射现象的条件可知，
光的衍射现象不易观察。
光经过大头针尖时的衍射照片
思考：光波和声波都是波，可是日常生活中常发生“闻其声不见其人”的现象，原因何在？
解析：声波的波长较长(约几米到十几米)，与障碍物(房屋的墙壁、门窗等)的尺寸相比，能产生明显衍射，故能“闻其声”；而光波的波长很短(370～750nm)，比通常的障碍物的尺寸小得多，因此不能产生明显衍射现象，故“不见其人”。
1.单缝衍射的条纹特点
①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；狭缝越窄，中央亮条纹越宽，但亮度越暗；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；
单缝衍射示意图
单缝衍射产生的图样
二、多普勒效应几种不同的衍射现象
②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，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。
白光的单缝衍射条纹
二、多普勒效应几种不同的衍射现象
二、多普勒效应几种不同的衍射现象
2.圆孔衍射
(1)现象
①用点光源照射直径较大的圆孔时，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑，这是光沿直线传播的结果。
②用点光源照射直径足够小的圆孔时，在屏上会出现一些明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。
(2)衍射图样的特点
明暗相间的环状条纹，中央为圆形亮斑。
①单色光的圆孔衍射图样中央亮纹的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低；
②白光的圆孔衍射图样中央亮纹为白色，周围是彩色圆环。
红色激光的圆孔衍射图样
二、多普勒效应几种不同的衍射现象
3.圆盘衍射(泊松亮斑)
(1)现象
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亮斑。
(2)衍射图样的特点
圆形阴影中心有一亮斑，与小孔衍射图样有明显区别。
泊松亮斑
红色激光的圆孔衍射图样
二、多普勒效应几种不同的衍射现象
干涉现象与衍射现象的区别
干涉现象 衍射现象
产生条件
条纹宽度
光强分布
条纹的变化
频率相同的两列
相干光相遇叠加
任何光都能发生衍射
等宽、等距
中央最宽，两侧的亮纹逐渐变窄。
从中央明条纹往两侧光强变化很小
光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮纹逐渐变暗。
间距与波长成正比
波长有关，但缝宽影响更大
三、衍射光栅
1.结构
有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越亮。
2．衍射图样的特点
与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
3．衍射光栅的种类
反射光栅和透射光栅。
透射光栅
典例分析
例1在一次观察光的衍射实验中,观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样,那么障碍物是下列给出的(　　)
A.很小的不透明圆板
B.很大的不透明圆板
C.很大的中间有大圆孔的不透明挡板
D.很大的中间有小圆孔的不透明挡板
解析 用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时出现明暗相间的衍射图样,即题图中所示图样,故D正确。
答案 D
典例分析
例2如图所示为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样,则(　　)
A.甲为蓝光的衍射图样
B.乙为红光的干涉图样
C.丙为红光的衍射图样
D.丁为蓝光的干涉图样
课堂练习
1.[多选]对于光的衍射现象，下列说法正确的是（　　）
A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相当，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B.衍射现象是光特有的现象，只有光才会发生衍射
C.光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D.光的衍射现象说明了光具有波动性
AD
课堂练习
解析：光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性，在障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象比较明显，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小的情况下，光才可以看成是沿直线传播的，所以光的衍射现象和光沿直线传播是不矛盾的，它们是光在不同条件下产生的两种现象，衍射现象是波特有的现象，故正确的选项是A、D。
课堂练习
2.［多选］抽 制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 （　　）
A.这里应用的是光的衍射现象
B.这里应用的是光的直线传播
C.这里应用的是光的干涉现象
D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的细丝变细
AD
课堂练习
解析：当障碍物的尺寸与光波的波长相当，或小于光波的波长时，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知抽制的细丝变细。故A、D正确。
课堂练习
3.用单色光照射一障碍物，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么该障碍物是（　 ）
A.很小的不透明的圆板
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.很大的不透明圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
D
课堂练习
解析：由题图可知中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越向外，圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D正确；有的同学误选A，要注意很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在阴影区的边缘有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。
课堂小结
1.光的衍射现象：光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。
2.产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多时。
3. 单缝衍射的条纹特点
①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；狭缝越窄，中央亮条纹越宽，但亮度越暗；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；
②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，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。
4.圆孔衍射
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