高二物理选修3-4-13.5-光的衍射-LI

产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多.回顾——水波的衍射光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？怎样才能观察到光的衍射现象？一、光的衍射1、光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物，到达阴影里的现象叫做光的衍射现象。2、明显衍射的条件障碍物或狭缝的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多。3、物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。激光束二、单缝衍射1、单缝衍射条纹特征A、中央亮纹宽而亮．B、两侧条纹亮纹较窄、较暗，且有对称性．单色光狭缝宽度可调光屏2、观察下列衍射图样，分析衍射规律：a、波长一定，单缝越窄中央条纹越宽，条纹间距越大。b、单缝一定，光波波长越大，中央亮纹越宽，条纹间隔越大．c、白光单缝衍射：中央亮条纹为白色，两侧为彩色，且呈外红内紫．红光a=0.8mm红光a=0.4mm蓝光a=0.4mm白光a=0.4mm光的衍射与干涉3、干涉条纹与衍射条纹的区别干涉：等间距明暗相间条纹。衍射：中央亮纹较宽，两边是对称明暗相间的条纹，条纹宽度不等，间距不等。（双缝）干涉图样（单缝）衍射图样双缝间距越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大（单色光）波长越小，条纹间距越小（单色光）波长越小，条纹间距越小单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹单色光形成明暗条纹，白光形成彩色条纹S屏上出现光斑，但边缘有些模糊.三、圆孔衍射光的衍射光沿直线传播AB1、孔较大时——屏上出现光源倒立的像SAB小孔成像三、圆孔衍射2、孔减小时——光沿直线传播S屏上出现衍射图样。AB光的衍射不是白光衍射三、圆孔衍射3、孔较小时——猜一猜：使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列：A．圆形光斑B．明暗相间的彩色条纹C．变暗消失D．正方形光斑E．正方形光斑由大变小D→E→A→B→C答案：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，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．(阅读教材)四、圆盘衍射泊松亮斑光照到不透明的小圆板上，形成明暗相间的间距不等的同心圆环，在屏上圆板的阴影中心，有一个亮斑，这个亮斑叫“泊松亮斑”想一想：为什么我们说光沿直线传播是有条件的？我们通常所说“光沿直线传播”只是一种特殊情况，光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的。考虑到光的衍射，则只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。当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。五、衍射光栅单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央条纹较远处的条纹亮度也很低，不能达到实用要求。实验表明，增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加。•衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。可分为透射光栅和反射光栅。光栅衍射单缝衍射光栅中狭缝条数越多,明纹越细，越亮。a1条缝f20条缝e6条缝c3条缝b2条缝d5条缝•光栅产生的条纹的特点是：明条纹很亮很窄，相邻明纹间的暗区很宽，衍射图样十分清晰。知识小结：1、光的衍射2、单缝衍射3、圆孔衍射4、圆盘衍射（泊松亮斑）5、衍射光栅例1：关于光的衍射现象，下面说法正确的是（）A、红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹．B、白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹．C、光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射．D、光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射．AC例2：下面四种现象中，哪些不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．不透光圆盘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．C1、对于衍射现象的分析正确的是（）A．光的衍射是光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象B．光的衍射完全否定了光的直线传播的结论C．光的衍射为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射条纹图样是光波相叠加的结果ACD2．单色光照射单缝衍射时（）A．狭缝越窄衍射现象越明显B．狭缝越宽衍射现象越明显C．照射的光的波长越长衍射现象越明显D．照射的光的频率越高衍射现象越明显AC3、下列属于光的衍射现象的是（）A雨后天空出现的绚丽的彩虹B阳光下肥皂膜上的彩色条纹C太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹D眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹E眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹DE4、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是（）A和光的双缝干涉图样相同B各亮条纹的宽度不同而亮度相同C各亮条纹的宽度相同而亮度不同D中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮D5、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B6、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光（）A．比其他色光更容易发生衍射B．比其他可见光更容易发生干涉C．比其他可见光更容易发生反射D．比其他可见光更容易发生折射A7、关于衍射下列说法正确的是（）A．衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现是光的叠加的结果。B．双缝干涉中也存在着光的衍射现象。C．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实。D．一切波都可以产生衍射。ABD9、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D10、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B11、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