高中物理人教版 (新课标)选修35 光的衍射课文配套ppt课件

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学习目标：1.知道光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件．2．知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似．重点难点：1.光发生明显衍射的条件．2．衍射条纹的特点及影响中央亮纹的宽度的因素．
一、光的衍射光在遇到障碍物时，_______________________而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射．二、光发生明显衍射现象的条件当孔和障碍物的尺寸比光波波长_______，或者跟波长_______________时，光才能发生明显的衍射现象．
三、衍射图样1．单缝衍射：(1)单色光单缝衍射条纹的特点：中央为______条纹，两侧有亮暗相间的条纹，条纹的间距和亮度___________，中央亮条纹既宽又亮，两侧条纹宽度、亮度逐渐________．(2)白光单缝衍射条纹的特点：中央为既_______且________的白色条纹，两侧是变窄变暗的_________条纹．
2．圆屏衍射——泊松亮斑当光照到不透光的极小圆板上，在圆板的_____________出现的亮斑，它是证实光的_________理论的有力的实验依据．
四、光的衍射现象的意义1．干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射现象证明了光具有_____________，波长_______，干涉和衍射现象就越明显．2．衍射现象说明“光沿直线传播”只是近似规律，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的．
一、三种典型衍射的比较1．单缝衍射(1)单缝衍射现象如图20－2－1所示，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传播到光屏上的AB区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA′、BB′区出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象．
衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已．声波可发生明显的衍射现象，如“闻其声不见其人”就是这个原因．(2)图样特征缝变窄时，光路有了明显的衍射现象，光所照射的区域变大，由于通过缝的光能少了，因此条纹的亮度会降低．在衍射现象中，中央亮条纹不仅亮度大，宽度也大．用单色光照射单缝时，光屏上出现亮暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，
如图20－2－2所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．
2．圆孔衍射(1)圆孔衍射现象如图20－2－3所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图中乙所示的情形，无明显衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图中丙所示的衍射图样，出现亮暗相间的圆环．
(2)图样特征衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同．如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越小的亮环；如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．
3．圆屏衍射(1)圆屏衍射现象在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆屏后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来．但有人做了相应的实验，发现
在圆屏阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人就把这个亮斑叫做泊松亮斑．(2)图样特征小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．
4．三种衍射图样的比较如图20－2－4所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可知：(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的．
(2)衍射条纹的间距不等．仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别：小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”；小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径的增大而增大．
二、光的干涉现象和光的衍射现象的区别干涉现象和衍射现象都是波所特有的现象，但两者还是有很大不同的．1．产生条件不同光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加．只要狭缝或孔足够小，任何光都能发生明显衍射．
2．条纹宽度不同双缝干涉是等宽的，条纹间的距离是相等的，而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄．3．光强分布不同双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧光强变化很小，而单缝衍射条纹的光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮纹逐渐变暗．
4．条纹的变化情况不同双缝干涉的条纹间距离与波长成正比，条纹间距随波长的变化而变化．单缝衍射的条纹随缝宽而变化，缝越窄衍射现象越明显，如图20－2－5.
在用单色平行光照射单缝，观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是(　　)A．缝越窄，衍射现象越明显B．缝越宽，衍射现象越明显C．照射光的波长越长，衍射现象越明显D．照射光的频率越高，衍射现象越明显
【解析】　根据光发生明显衍射的条件可知，在入射光波长一定的情况下，缝越窄，衍射现象越明显，故A对B错；在缝宽一定时，入射光的波长越长，衍射现象越明显，故C对D错．【答案】　AC【点评】　对光的衍射现象，有的同学错误的认为：在障碍物的尺寸小于波长时，障碍物越小，衍射越不明显．实际上，在波长一定时，障碍物越小，衍射越明显．
变式训练1　让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现(　　)A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑，亮暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，亮暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑，小圆形的光斑，亮暗相间彩色条纹，直至条纹消失
解析：选D.本题综合考查了光在不同情况下的前进行为．当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波长相当时，出现了亮暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失，所以只有D是正确的．
如图20－2－6所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光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(　　)
A．a、b是光的干涉图样B．c、d是光的干涉图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
【答案】　A【点评】　(1)干涉条纹与衍射条纹的主要区别是等间距和不等间距；(2)干涉条纹宽度和衍射条纹的中央亮纹宽度都随入射光波长的增大而增大．