5.2 光的衍射
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泊松亮斑
光绕过障碍物的衍射
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．
光产生明显衍射的条件
孔、缝或障碍物的尺寸跟光的波长相差不多或比 光的波长更小。
实验证明，对波长为λ（数量级10-7m）的光波来说， 障碍物或孔的尺寸的数量级在103λ以上时，衍射现象不 明显，可按直线传播处理；在102λ～10λ时，衍射现象 显著，出现明暗相间的条纹；在比波长λ还小时，衍射 现象更为明显。即障碍物尺寸是波长几百倍时，对光波 来说，仍可认为是衍射条件中的“差不多”。
光的衍射现象
当光通过很窄的缝、很小的孔或者障碍物时， 光没有沿直线传播，而是绕到障碍物后面去，形 成明暗相间的条纹的现象就叫做光的衍射现象。
2.单缝衍射
【实验探究二】 利用单缝衍射观察片观察红光灯与蓝光灯的衍射现象，
并讨论以下问题： 1.单色光的单缝衍射条纹（形状、宽度、亮度、间距）有 何特点？ 2.同一单缝的红光衍射条纹与蓝光衍射条纹有何区别？ 3.同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹（宽度、亮度、间 距）有何区别？
且外侧呈红色，靠近中央的内侧为紫色。
三、光的衍射条纹与单缝的宽度、光的波长的定性关系： 1．对于同一色光，单缝（或孔）越小，中央条纹越宽，各
条纹间距越大，但亮度越低。 2．对于同一单缝（或孔），光波波长越长的中央亮纹越宽，
条纹间距越大。
四、双缝干涉与单缝衍射都是光波叠加的结果，但双缝干涉 条纹是等间距的亮度基本相等的条纹，而单缝衍射条纹是不 均匀的。
A．红 黄 蓝 紫 B．红 紫 蓝 黄 C．蓝 紫 红 黄 D．蓝 黄 红 紫
小结
一、产生明显衍射现象的条件：孔、缝或障碍物的尺寸跟光 的波长相差不多或比光的波长更小。
二、衍射条纹的特征： 1．中央亮纹宽而亮，两侧条纹具有对称性，但迅速的减小
减弱。 2．白光单缝衍射条纹为中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，
单缝衍射图样特征
1.中央亮纹宽而亮，两侧条纹具有 对称性，但迅速的减小减弱。
2.对同一单缝，红光衍射条纹的中 央亮纹及条纹间距比蓝光的宽。
3.对同一色光，单缝窄的中央条纹 宽，各条纹间距大，但亮度较低。
白光的单缝衍射
【实验探究三】 利用单缝衍射观察片观察白光的衍射条纹。
1.白光的单缝衍射条纹（形状、颜色分布）有何特点？
观察右图，并讨论单缝衍射与双缝干涉有何 不同点与相同点？讨论后完成下表：
红光双缝干涉条纹
双缝干涉
单缝衍射
红光单缝衍射条纹 白光双缝干涉条纹 白单缝衍射条纹
条纹 条纹宽度相等 宽度
条中央最宽，两 边迅速变窄
不 同 点
条纹 间距
各相邻条纹等 间距
各相邻条纹间距 不等
条纹 清 晰 条 纹 ， 亮 度 中央条纹最亮，
一、衍射现象 1.圆孔衍射
【实验探究一】 利用激光演示仪发出的激光按直径大、中、小（直径分别为2mm、
1mm、0.6mm）的顺序分别照到三个大小不一的圆孔上，并将其投射 在墙面上，认真观察随着圆孔直径的减小，光的图样如何变化？
d=1.0 mm
d=0.6 mm
1.单色光圆孔衍射图样的条纹(形状、宽度、亮度、间距）有何特征？ 条纹为圆形，中心亮纹大而亮，旁边亮纹迅速的减弱减小。 2.圆孔衍射图样的条纹（宽度、亮度、间距）与圆孔的大小有何关系？ 圆孔越小，条纹越宽，间距越大，衍射现象越明显，但亮度变低。
(1)结构：有许多等宽的狭缝 等距离 等距离 排列起来形成光学元件．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，亮度增增加 加 ． (3)衍射光栅的种类： 反射 反射 光栅和 透射 透射 光栅．
例题2
如图所示是4幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同 一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个 单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）。则下面的四幅图从左 到右排列，亮条纹的颜色依次是（ B ）
思考问题：1．什么是波的衍射现象？ 当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 传的现象叫波的衍射
思考问题：２．能够发生明显衍射的条件是什么？ 一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发
生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
• 既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现 象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?
例题1
在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明 暗相间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗线）（ D ） 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．很大的不透明的圆板 D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
三种衍射图样
光的单缝衍射
圆孔的衍射
遮光板的衍射
二、双缝干涉与单缝衍射的比较
单缝衍射图样特征
白光单缝衍射条纹为中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，靠近中央的内侧为紫色。
简单分析衍射图样的形成
当光传播到狭缝或圆孔时，可把缝或圆孔看成许许多多个 点光源，这些点光源发出的光在屏上相遇叠加有的相互加 强，有的相互减弱形成了明暗相间的衍射图样。
3.光绕过障碍物的衍射
亮度 基本相等
两边迅速变暗
相同点 波特有的现象，都属于波的叠加；都
有明暗相间的条纹
1．一个光学仪器的分辨率本领是指将两个相互靠近的物体的像 分离开来的能
力． 2．光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于小圆孔，透分离开来 镜直径越小，
产生的衍射现象越 明显 ，分辨本
光绕过障碍物的衍射
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．
光产生明显衍射的条件
孔、缝或障碍物的尺寸跟光的波长相差不多或比 光的波长更小。
实验证明，对波长为λ（数量级10-7m）的光波来说， 障碍物或孔的尺寸的数量级在103λ以上时，衍射现象不 明显，可按直线传播处理；在102λ～10λ时，衍射现象 显著，出现明暗相间的条纹；在比波长λ还小时，衍射 现象更为明显。即障碍物尺寸是波长几百倍时，对光波 来说，仍可认为是衍射条件中的“差不多”。
光的衍射现象
当光通过很窄的缝、很小的孔或者障碍物时， 光没有沿直线传播，而是绕到障碍物后面去，形 成明暗相间的条纹的现象就叫做光的衍射现象。
2.单缝衍射
【实验探究二】 利用单缝衍射观察片观察红光灯与蓝光灯的衍射现象，
并讨论以下问题： 1.单色光的单缝衍射条纹（形状、宽度、亮度、间距）有 何特点？ 2.同一单缝的红光衍射条纹与蓝光衍射条纹有何区别？ 3.同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹（宽度、亮度、间 距）有何区别？
且外侧呈红色，靠近中央的内侧为紫色。
三、光的衍射条纹与单缝的宽度、光的波长的定性关系： 1．对于同一色光，单缝（或孔）越小，中央条纹越宽，各
条纹间距越大，但亮度越低。 2．对于同一单缝（或孔），光波波长越长的中央亮纹越宽，
条纹间距越大。
四、双缝干涉与单缝衍射都是光波叠加的结果，但双缝干涉 条纹是等间距的亮度基本相等的条纹，而单缝衍射条纹是不 均匀的。
A．红 黄 蓝 紫 B．红 紫 蓝 黄 C．蓝 紫 红 黄 D．蓝 黄 红 紫
小结
一、产生明显衍射现象的条件：孔、缝或障碍物的尺寸跟光 的波长相差不多或比光的波长更小。
二、衍射条纹的特征： 1．中央亮纹宽而亮，两侧条纹具有对称性，但迅速的减小
减弱。 2．白光单缝衍射条纹为中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，
单缝衍射图样特征
1.中央亮纹宽而亮，两侧条纹具有 对称性，但迅速的减小减弱。
2.对同一单缝，红光衍射条纹的中 央亮纹及条纹间距比蓝光的宽。
3.对同一色光，单缝窄的中央条纹 宽，各条纹间距大，但亮度较低。
白光的单缝衍射
【实验探究三】 利用单缝衍射观察片观察白光的衍射条纹。
1.白光的单缝衍射条纹（形状、颜色分布）有何特点？
观察右图，并讨论单缝衍射与双缝干涉有何 不同点与相同点？讨论后完成下表：
红光双缝干涉条纹
双缝干涉
单缝衍射
红光单缝衍射条纹 白光双缝干涉条纹 白单缝衍射条纹
条纹 条纹宽度相等 宽度
条中央最宽，两 边迅速变窄
不 同 点
条纹 间距
各相邻条纹等 间距
各相邻条纹间距 不等
条纹 清 晰 条 纹 ， 亮 度 中央条纹最亮，
一、衍射现象 1.圆孔衍射
【实验探究一】 利用激光演示仪发出的激光按直径大、中、小（直径分别为2mm、
1mm、0.6mm）的顺序分别照到三个大小不一的圆孔上，并将其投射 在墙面上，认真观察随着圆孔直径的减小，光的图样如何变化？
d=1.0 mm
d=0.6 mm
1.单色光圆孔衍射图样的条纹(形状、宽度、亮度、间距）有何特征？ 条纹为圆形，中心亮纹大而亮，旁边亮纹迅速的减弱减小。 2.圆孔衍射图样的条纹（宽度、亮度、间距）与圆孔的大小有何关系？ 圆孔越小，条纹越宽，间距越大，衍射现象越明显，但亮度变低。
(1)结构：有许多等宽的狭缝 等距离 等距离 排列起来形成光学元件．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，亮度增增加 加 ． (3)衍射光栅的种类： 反射 反射 光栅和 透射 透射 光栅．
例题2
如图所示是4幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同 一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个 单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）。则下面的四幅图从左 到右排列，亮条纹的颜色依次是（ B ）
思考问题：1．什么是波的衍射现象？ 当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 传的现象叫波的衍射
思考问题：２．能够发生明显衍射的条件是什么？ 一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发
生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
• 既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现 象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?
例题1
在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明 暗相间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗线）（ D ） 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．很大的不透明的圆板 D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
三种衍射图样
光的单缝衍射
圆孔的衍射
遮光板的衍射
二、双缝干涉与单缝衍射的比较
单缝衍射图样特征
白光单缝衍射条纹为中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，靠近中央的内侧为紫色。
简单分析衍射图样的形成
当光传播到狭缝或圆孔时，可把缝或圆孔看成许许多多个 点光源，这些点光源发出的光在屏上相遇叠加有的相互加 强，有的相互减弱形成了明暗相间的衍射图样。
3.光绕过障碍物的衍射
亮度 基本相等
两边迅速变暗
相同点 波特有的现象，都属于波的叠加；都
有明暗相间的条纹
1．一个光学仪器的分辨率本领是指将两个相互靠近的物体的像 分离开来的能
力． 2．光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于小圆孔，透分离开来 镜直径越小，
产生的衍射现象越 明显 ，分辨本