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光的衍射
高中物理选择性必修第一册第四章第五节
问题1：什么是波的衍射现象？
复习提问
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。
问题2：发生明显衍射现象的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多就能发生明显的衍射现象。
思考
既然光也是一种波，应该也会产生衍射现象？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？
1、定义：光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径绕到障碍物后面继续传播的现象叫做光的衍射。
一、光的衍射
2、发生明显衍射现象的条件：
障碍物或孔的尺寸小于光的波长或者和光的波长差不多。
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，很难观察到光的衍射现象。
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色光照射狭缝，观察衍射图样的特点。
单缝衍射示意图
单缝衍射产生的图样
演示实验:单色光单缝衍射现象
二、常见的光的衍射现象
1、单缝衍射
（1）单色光衍射条纹的特点
①中央条纹亮而宽；
②两侧条纹较窄、较暗；
③条纹具有对称性；
条纹间距的变化规律
①缝越窄，中央条纹越宽，条纹间距越大；
②波长越长,中央亮纹越宽,条纹间距越大；
③缝屏间距越大，中央亮纹越宽，条纹间
距越大；
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
不同色光的单缝衍射
二、常见的光的衍射现象
1、单缝衍射
（1）单色光衍射条纹的特点
（2）白光的衍射条纹的特点
①中央条纹为白色；
②两侧为彩色条纹；
③条纹具有对称性；
二、常见的光的衍射现象
1、单缝衍射
（1）单色光衍射条纹的特点
（2）白光的衍射条纹的特点
衍射图样特点：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白色亮纹亮度大，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。
2、圆孔衍射
二、常见的光的衍射现象
1、单缝衍射
2、圆孔衍射
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亮斑。
3、圆板衍射—泊松亮斑
二、常见的光的衍射现象
1、单缝衍射
2、圆孔衍射
衍射图样特点：
3、圆板衍射—泊松亮斑
（1）明暗相间的不等距的同心圆环，圆形阴影中心一
个亮斑（泊松亮斑）。
（2）泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而
减小。
二、常见的光的衍射现象
1、单缝衍射
2、圆孔衍射
与圆孔衍射图样比较：
3、圆板衍射—泊松亮斑
（1）均是明暗相间的环形条纹，中心均有亮斑。
（2）圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小。
（3）圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，
圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小。
（4）圆孔衍射图样的背景是黑暗的，而圆板衍射图样中
的背景是明亮的。
三、衍射现象的利与弊
光栅是大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件
1、衍射光栅的种类：
（2）反射光栅：在高反射率的金属上刻痕。
（1）透射光栅：在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个狭缝。
三、衍射现象的利与弊
光栅是大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件
1、衍射光栅的种类：
（2）反射光栅：在高反射率的金属上刻痕。
（1）透射光栅：在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个狭缝。
如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度将增加。
阅读课本100页《科学漫步》
三、衍射现象的利与弊
光栅是大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件
1、衍射光栅的种类：
2、衍射现象的利用：
（1）衍射光栅是一种非常重要的光学元件，它通过有规律的结构，使入射光的振幅、相位受到周期性的空间调制。光通过光栅衍射可以产生明亮尖锐的条纹，狭缝越多明纹越细且越明亮，若是复色光入射则可产生光谱，因此利用光栅的这个特点可制作衍射光栅光谱仪来进行光谱分析。
三、衍射现象的利与弊
光栅是大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件
1、衍射光栅的种类：
2、衍射现象的利用：
（2）衍射图样和障碍物的结构有着一一对应的关系，而且衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，因此可利用衍射图样分析结构。例如:X光的衍射是测定晶体结构的重要方法。
右图是弗兰克林利用X射线衍射拍的DNA分子，DNA的双螺旋结构模型就是根据这些照片得出的，这是生物学史上划时代的事件，它宣告了分子生物学的诞生。
三、衍射现象的利与弊
衍射图样分析结构：
三、衍射现象的利与弊
1、衍射光栅的种类：
2、衍射现象的利用：
3、衍射现象的弊端：
由于衍射，被观察物体上的一个光点经过透镜后不再汇聚成一个光点，而形成一个光斑，这样物体的像就模糊了，进而影响了显微镜的分辨本领。为了减小衍射现象的影响就得采用波长比可见光还短的波，电子显微镜应运而生。
双缝干涉与单缝衍射的比较
双缝干涉 单缝衍射
不
同
点
产生条件
条纹宽度
亮度
条纹间距
频率相同的两列
相干波相遇叠加
任何光都能发生衍射
各相邻条纹间距相等
中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗
各条纹亮度基本相同
各相邻条纹间距不等
条纹宽度相等
条纹宽度不等，中央条纹最宽
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
1、声波能绕过一般建筑物，而光波却不能，这是因为 （ ）
A．光波传播速度太大，偏离直线不明显
B．声波传播速度小，而光波传播速度大
C．建筑物对声波吸收少，而对光波吸收多
D．声波波长长，容易产生衍射；光波波长短，不易
产生衍射
D
巩固练习
2、对于单缝衍射实验现象，以下正确的是（ ）
A．缝的宽度越小，中央亮条纹的宽度越窄
B．缝的宽度越小，中央亮条纹的宽度越宽
C．缝的宽度越大，衍射现象越明显
D．入射光的频率越大，衍射现象越明显
B
巩固练习
3、一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝，有一频率单一的红光通过两窄缝在与薄板平行的屏上呈现明暗相间的间隔均匀的红色条纹，若将其中一窄缝挡住让另一缝通过红光，则在屏上可观察到（ ）
A．明暗与原来相同，间隔均匀的红色条纹
B．明暗与原来不相同，间隔不均匀的红色条纹
C．一条红色的条纹
D．既无条纹，也不是一片红光，而是光源的像
B
巩固练习
4、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是（ ）
A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的
B．中央均为亮点的同心圆形条纹
C．中央均为暗点的同心圆形条纹
D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的
B
巩固练习
5、（多选）某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点（ ）
A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行
B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关
D.衍射条纹的间距与光的波长有关
巩固练习
ACD
6、下面四种现象中，哪些是光的衍射现象造成的
（ ）
A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹；
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑；
C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子；
D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环．
巩固练习
ABD
课堂小结
光的衍射
单缝衍射
圆孔衍射
泊松亮斑
光的衍射的定义及产生明显衍射条件
衍射光栅

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