第14章光的衍射说课讲解
光的衍射 说课稿 教案 教学设计
光的衍射教学目标：1、知道光的衍射现象2．知道产生光的衍射现象的条件：障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时，才能观察到明显的衍射现象．3．知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似．重点和难点：产生光的衍射现象的条件课时：1课时教学过程：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呢？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？水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？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．（播放视频）一、光的衍射1、光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物阴影里去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。
二、单缝衍射条纹的特征1、中央亮纹宽而亮．2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．单缝衍射规律：1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．2、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色．泊松亮斑：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．三、衍射光栅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。
干涉条纹与衍射条纹的区别：干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。
衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的，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。
四、典例分析例1：关于光现象的叙述，以下说法正确的是( )A．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的干涉B．雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射C．通过捏紧的两只铅笔间的狭缝观看工作着的日光灯管，看到的彩色条纹，属于光的色散D．阳光照射下，树影中呈现的一个个小圆形光斑，属于光的衍射现象【导析】正确理解干涉、衍射、色散及小孔成像等光现象的不同成因，是正确做出判断的关键，否则易被这些“彩色”现象所迷惑．【解析】太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉，A正确；雨后天空中出现的彩虹，是天空中小水滴对阳光色散形成的；通过笔间狭缝观看日光灯管出现彩色，属于单缝衍射；而阳光下树影中呈出的小圆斑，则属于树叶间形成的小孔成像，故B、C、D均错误．故选A.【答案】 A本题易误选D，误认为树影中的小圆形光斑是阳光通过叶间小孔衍射形成的．实际上因孔“较大”，圆形光斑是太阳通过小孔成的像.例2.在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( )A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽【导析】比较单色光波长的大小关系，利用光发生明显衍射现象的条件进行判断．【解析】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故B错误，A、C、D正确．【答案】ACD一般障碍物的尺寸都比可见光波波长大得多，所以对于可见光来说，波长越长，衍射现象越明显；衍射条纹间距的变化可以根据干涉条纹间距与光的波长关系分析.例3：两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过．如果将其中的一片旋转180°，在旋转过程中将会产生下述的哪一种现象( ) A．透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B．透过的光强先增强，然后减少到非零的最小值C．透过的光强在整个过程中都增强D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强【导析】偏振片允许振动方向与其透振方向不垂直的光通过．【解析】起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强达到最大．当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光强先增强，然后又减小到零．故选A.【答案】 A通过光的起偏和检偏实验，充分认识和理解自然光和偏振光的特点，了解偏振光的产生.。
2.光的衍射详解
2. 中央亮纹宽度 中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零极
（或中央）明条纹，它满足条件：
I a sin
a
a
5 3
0
3 5 sin
2a 2a
2a 2a
a sin k
( k 1,2,) 暗纹
a
φ0
x
f
a sin0
atg0
a
x f
一级暗纹条件
x1
f
a
一级暗纹坐标
x0
2 x1
2 f
AC a sin 4
2
AB面分成奇数个半波带，出现亮纹
AC a sin 3
2
A . .. .C A1 . a A 2.φ
.
B
φ
x
P
f
结论：分成偶数半波带为暗纹。 分成奇数半波带为明纹。
k a sin ( 2k 1 ) 2
0
( k 1,2, ) 暗纹 ( k 1,2, ) 明纹
(a) sin
a
a
0
2
a
0.5m 2 0.5103 m
2 103 rad
(b) x0 f0 2 103 m 2mm
(c)
x21 f a 1mm
例、一束波长为 =5000Å的平行光垂直照射在一个 单缝上。 a=0.5mm，f=1m。如果在屏幕上离中央亮
纹中心为x=3.5mm处的P点为一亮纹，试求(a)该P处 亮纹的级数；(b)从P处看，对该光波而言，狭缝处的 波阵面可分割成几个半波带？
中央明纹
正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧
对于任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带， 在屏幕上光强介于最明与最暗之间。
讨论
光的衍射高中物理课件
01
海市蜃楼
由于光的折射和全反射，远处的景物在地面上形成虚像，有时也会因为
衍射而产生彩色幻影。
02
星光闪烁
星光在穿过大气层时，受到空气密度、温度等因素的影响，发生衍射和
干涉，使得星光看起来闪烁不定。
03
露珠上的彩色光环
露珠相当于一个凸透镜，阳光穿过露珠时会发生折射、反射和再折射的
光学过程，形成彩色光环。此外，露珠表面的微小结构也会导致光的衍
衍射的种类和特点
衍射分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。菲涅尔衍射是光波在近场区域的衍射，表现为光波前的弯曲；夫琅禾 费衍射是光波在远Байду номын сангаас区域的衍射，表现为明暗相间的衍射图样。
衍射光栅的原理和应用
衍射光栅是一种具有周期性结构的光学元件，能够使入射光发生衍射，形成多个不同方向的光束。衍射光栅 在光谱分析、光学测量等领域有广泛应用。
分类
根据障碍物或孔的尺寸与光波长 的关系，可分为明显衍射和不明 显衍射。
衍射原理及波动性质
衍射原理
光具有波动性，遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物继续传 播。
波动性质
光波具有振幅、频率、波长等波动特性，这些特性决定了光 的衍射行为。
光源、波长与衍射关系
光源
不同光源发出的光波长不同，波长越 短，衍射现象越不明显。
通信技术中的衍射现象
在光纤通信和无线通信中，光的衍射现象会影响 信号的传输质量和范围。通过研究光的衍射特性 ，可以优化通信系统的设计和性能。
材料科学中的衍射分析
在材料科学领域，利用X射线、中子束等物质的衍 射现象，可以分析材料的晶体结构、化学成分等 信息。这对于新材料的研发和性能优化具有重要 意义。
单缝衍射实验
光的衍射课件PPT课件课件
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A有CD关】
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练习3：观察实验回答下列问题
1.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧
靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处
的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝
都要平行于狭缝),可以看到
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹
5 、关于衍射下列说法正确的是
ABD
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
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6 、用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直
径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位于遮光板后面的屏上将依
关于光的衍射课件PPT课件
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复习提问
问题1.什么是波的衍射现象？
问题2.发生明显衍பைடு நூலகம்的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
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光的衍射
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 呢？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？
中央亮纹越宽
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光的衍射
一、单缝衍射
1 衍射图样：明暗相间且不等距条纹 2
1)波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽，各条纹间距越大．
2)单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大
3)白光的单缝衍射条纹为中央亮,两侧为彩色条纹，
且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．
2024版大学物理光的衍射课件
圆孔衍射
实验装置与原理
圆孔衍射实验采用圆形小孔作为分波前装置，当单色光波通过圆孔时，会在屏幕上形成明暗相间的衍射环。 实验装置包括光源、圆孔、屏幕等部分。
衍射环特点
圆孔衍射环呈现中间亮、外围暗的特点。亮环的半径随着衍射角的增大而减小，暗环则相反。环的间距与圆 孔直径、光波长以及观察距离有关。
衍射公式与计算
光谱分辨率
光谱分辨率是指光谱仪器能够分辨的最 小波长间隔。光栅作为分光元件，其光 谱分辨率取决于光栅常数、入射光波长 和观测角度等因素。
多缝干涉与衍射光栅
多缝干涉
当多个相干光源发出的光波在空间某一点叠加时，会产生多缝干涉现象。在衍 射光栅中，透光缝相当于多个相干光源，因此衍射光栅可以产生多缝干涉现象。
X射线衍射在材料科学中的应用
物相分析
通过X射线衍射可以确定材料的物相组成，即材料中各种晶 体的类型和含量。这对于研究材料的性能和应用具有重要 意义。
晶体结构研究
X射线衍射是研究晶体结构的重要手段之一。通过分析衍射 数据，可以揭示晶体中原子的排列方式和化学键的性质， 进而深入了解材料的物理和化学性质。
材料性能表征
X射线衍射还可以用于表征材料的各种性能，如晶体取向、 晶格畸变、内应力等。这些信息对于优化材料的制备工艺 和提高材料性能具有重要指导作用。
05
激光全息与光学信息处理
全息照相原理及特点
原理
全息照相是利用激光的相干性，通过记录物体反射或透射光波与参考光波干涉形成 的全息图，再经过再现过程，得到物体的三维立体像。
根据基尔霍夫衍射理论，可以推导出圆孔衍射的公式，用于计算衍射环的位置和强度分布。同时，也可以利 用该公式分析圆孔直径、光源波长等因素对衍射环的影响。
光的衍射(教学课件)(完整版)
)
A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是明条纹比原来暗些
B.与原来不相同的明暗相间的条纹,而中央明条纹变宽些
C.只有一条与缝宽对应的明条纹
D.无条纹,只存在一片红光
答案:B
考点二：光的干涉和衍射的比较
解析:双缝为相干光源的干涉,单缝为光的衍射,且干涉和衍射的图样
不同。衍射图样和干涉图样的异同点:中央都出现明条纹,但衍射图样
（1）孔较大时——屏上出现清晰的光斑
ASLeabharlann 几乎沿直线传播学习任务一：光的衍射
4.圆孔衍射
（2） 孔较小时—
—屏上出现衍射花
样（亮暗相间的不
等间距的圆环，这
些圆环的范围远远
超过了光沿直线传
播所能照明的范围）
以中央最亮的光斑为圆心的逐
渐变暗的不等距的同心圆
学习任务一：光的衍射
4.圆孔衍射
（3）圆孔衍射图样的两个特点
答案:A
考点二：光的干涉和衍射的比较
解析:干涉条纹是等间距的条纹,因此题图a、b是干涉图样,题图c、d
是衍射图样,故A项正确,B项错误;由公式Δx=
λ可知,条纹宽的入射光
的波长长,所以题图a图样的光的波长比题图b图样的光的波长长,故C项
错误;图c的衍射现象比图d的衍射现象更明显,因此题图c图样的光的波
中央明条纹较宽,两侧都出现明暗相间的条纹,干涉图样为等间隔的明
暗相间的条纹,而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹,且亮度
迅速减弱,所以选项B正确。
祝你学业有成
2024年5月2日星期四1时48分21秒
S
学习任务一：光的衍射
2.光的明显衍射条件
光的衍射ppt课件完整版
衍射实验演示与分析
通过实验演示了光的衍射过程，让学员直观感受 衍射现象，同时结合理论知识进行分析，加深学 员对衍射现象的理解。
衍射在光学领域的应用
介绍了衍射在光学领域的广泛应用，如光谱分析 、光学仪器制造等，让学员了解衍射在实际应用 中的重要性。
光的波动模型
光波是一种电磁波，具有振幅、频率 、波长等特性。光波的传播遵循波动 方程。
波动性与衍射关系解析
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或 孔径时，会偏离直线传播路径， 产生衍射现象。衍射是波动性的
重要表现。
衍射条件
衍射现象的发生与光的波长、障 碍物或孔径的尺寸以及光波的传 播方向有关。当波长较长、障碍 物或孔径尺寸较小时，衍射现象
预备工作要求
明确下一讲前需要完成的预习任务、实验操作等预备工作，确保学员能够顺利进入下一阶段的学习。
THANK YOU
该公式描述了光波在自由空间中传播时，遇到障碍物后的衍射光场分布。它是基于波动方 程的解，并引入了基尔霍夫的边界条件。
公式推导过程
从波动方程出发，利用格林函数和基尔霍夫的边界条件，可以推导出菲涅尔-基尔霍夫衍 射公式。具体过程涉及复杂的数学运算和物理概念的深入理解。
夫琅禾费衍射近似条件讨论
01
夫琅禾费衍射的定义
光的衍射ppt课件完整版
目 录
• 光的衍射概述 • 光的波动性与衍射关系 • 典型衍射实验介绍 • 衍射理论计算方法 • 现代光学中衍射技术应用举例 • 总结与展望
01
光的衍射概述
衍射现象及定义
衍射现象
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途 径而绕到障碍物后面传播的现象 ，叫光的衍射。
光的衍射(高中物理教学课件)
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时20分57秒
单缝衍射
一.光的衍射
1.单缝衍射 条纹特点： ①中央宽两边窄、中央是亮 纹、明暗相间 ②波长一定时，单缝越窄， 中央亮纹越宽 ③缝宽一定时，波长越大， 中央亮纹越宽 ④白光的单缝衍射条纹中央 为亮纹且外侧呈红色,两侧 边缘为彩色条纹．这是衍射 中的色散现象。
一.光的衍射
红光单缝宽0.8mm
红光双缝间距0.18mm
例4.在单缝衍射实验中,下列说法不正确的是( B )
A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
典型例题
例5.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细， 如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生 的条纹即可以判断细丝粗细的变化( AD) A.这里应用的是光的衍射现象 B.这里应用的是光的干涉规象 C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
05.光的衍射 图片区
问题：什么是波的衍射现象？ 答：波能够绕过障碍物继续传播的现象。 注意：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的一 种现象
问题：产生明显衍射现象的条件是什么？ 答：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相 差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的 衍射现象。 注意：要发生明显的衍射现象须满足上述条件， 当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过 是衍射现象不明显，不易被我们观察到.
但是，就在竞赛的关键时刻，评 委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑， 这样，泊松的计算反而支持了光的波 动说。后人为了纪念这个有意义的事 件，把这个亮斑称为泊松亮斑，也称 为阿拉果亮斑。
光的衍射ppt课件上课解析
三、圆孔衍射
光沿直线传播
1、孔较大时—— 屏上出现光斑， 但边缘有些模糊. 光的衍射
A S
B
三、圆孔衍射
光沿直线传播
2、孔减小时—— 屏上出现光源倒立的像
小孔成像
A S
B
三、圆孔衍射
光的衍射
3、孔较小时—— 屏上出现衍射图样。
A S
B
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
答案：D→E→A→B→C
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
四、圆盘衍射
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)
6、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 ） 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
7、关于衍射下列说法正确的是（ A B D） 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。
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．
例2：下面四种现象中，哪些不是光的衍射 现象造成的（ C ） 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；
光的衍射说课稿
光的衍射说课稿一、引言本课以光的衍射为主题，旨在介绍光的衍射现象及其应用。
通过本课的研究，学生将能够了解什么是光的衍射，以及衍射的特点和原理。
同时，他们还将了解到光的衍射在现实生活中的应用，如光的干涉、衍射光栅等。
二、重要概念为了学好本课，学生需要掌握以下重要概念：1. 光的波动性：介绍光是一种电磁波，具有波粒二象性，可以通过衍射现象进行研究。
2. 衍射现象：介绍光通过小孔、缝隙或物体边缘进入新的区域后发生的弯曲和扩散现象。
3. 衍射的主要特点：包括衍射的方向性、波源大小和光的波长对衍射的影响等。
4. 衍射的原理：解释光的衍射现象是由波动性导致的，涉及傍轴条件和菲涅耳衍射原理等。
三、教学目标通过本课的研究，学生将能够达到以下教学目标：1. 了解光的衍射现象及其特点。
2. 掌握光的衍射原理和相关公式。
3. 探索光的衍射在现实生活中的应用，如干涉现象和衍射光栅的原理及用途。
4. 培养学生的实验观察和问题解决能力，通过实验检验光的衍射现象。
四、教学内容和安排第一课时：光的衍射现象1. 引入光的衍射概念及重要特点。
2. 举例说明光的衍射现象在日常生活中的实际应用。
3. 演示简单的光的衍射实验，观察并记录实验结果。
4. 总结本课所学内容。
第二课时：光的衍射原理1. 复光的波动性概念。
2. 讲解光的衍射原理，包括傍轴条件和菲涅耳衍射原理。
3. 演示光的衍射原理的实验，让学生亲自参与并记录实验数据。
4. 进行小组讨论，总结学生对光的衍射原理的理解。
第三课时：光的衍射应用1. 引入光的干涉现象和衍射光栅的概念。
2. 解释光的干涉现象和衍射光栅的原理及应用。
3. 进行小组实践活动，让学生制作简单的衍射光栅并观察其效果。
4. 让学生分组进行研究报告，分享他们对光的衍射应用的理解。
五、教学评估1. 结合每节课的实验、讲解和讨论，进行课堂小测验，检查学生对光的衍射的理解程度。
2. 组织实验项目，让学生通过实验观察和实际操作来检验光的衍射现象。
2024年高中物理新教材讲义：光的衍射
5光的衍射[学习目标] 1.知道光的衍射现象，了解产生明显衍射现象的条件(重点)。
2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。
一、光的衍射1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。
这就是光的衍射现象。
2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。
3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。
有同学说：“光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，光不再发生衍射现象”，这种说法对吗？答案不对。
衍射现象是一定会发生，大光斑说明光是沿直线传播的，衍射现象不明显，但大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的。
三种衍射图样的特点：1．单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。
(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。
2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。
如图所示。
(1)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，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。
(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
(3)用不同单色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。
(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。
3．圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
衍射图样如图所示。
(2)中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。
光的衍射ppt
激 光 束 调节狭 缝宽窄
像 屏
取一个不透光的屏， 在它的中间装上一个 宽度可以调节的狭缝， 用平行的单色光照射， 在缝后适当距离处放 一个像屏 ．
（1）单缝衍射
光的衍射
单缝衍射条纹的特征 1、中央亮纹宽而亮． 2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
障碍物或孔的尺寸和光的波长相差不多或比波长小
3、衍射图样及特点： （1）单缝衍射：
一、光的衍射
光绕过障碍物继续传播的现象。 1、定义： 2、产生条件： 障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长小 3、衍射图样及特点： （1）单缝衍射： a.单色光:两侧为明暗相间但不等距的条纹（往外间距
减小，亮度减弱)，中央为最亮最宽的条纹。
不同色光的单缝衍射
光的衍射
单缝衍射规律
1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条 纹间距大．
2、单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮 纹越宽，条纹间隔越大． 3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为 彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为 紫色．
一、光的衍射
光绕过障碍物继续传播的现象。 1、定义： 2、产生条件：
A、条纹与原来一样，只是亮度减半 B、屏上出现与缝等宽的一条亮斑
C、屏上一片模糊
D、出现和原来不一样的明暗相间的条纹
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
（3）圆屏衍射
泊松亮斑
衍射图样及特点：
明暗相间的间距不等的同心圆环，往外间距逐渐减小， 且中心有一亮斑（泊松亮斑）。
探究不同缝宽的单缝衍射实验
二、光的衍射和光的干涉的区别与联系
1 、干涉的同时伴随着衍射现象的产生
光的衍射 课件
种类 项目
单缝衍射
双缝干涉
产生条件 只要狭缝足够小，任何光
不
都能发生
同
条纹宽度 条纹间距
条纹宽度不等，中央最宽 各相邻条纹间距不等
点
亮度 中央条纹最亮，两边最暗
频率相同的两列光 波相遇叠加 条纹宽度相等 各相邻条纹等间距 条纹清晰，亮度基 本相等
相 成因 都有明暗相同的条纹，条纹都是光波叠加时加
同
3．光的偏振 (1)偏振现象： ①自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包 含着在垂直于传播方向上沿 一切方向振动的光，而且沿各 个方向振动的光波的强度 都相同，这样的光叫做自然光。 ②偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方 向沿着偏振片的 透振方向，即在垂直于传播方向的平面上， 只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光。自然光 在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是 偏振 光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
偏振光
光的 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
来源
光的 振动 方向
在垂直于光的传播方向 的平面内，光振动沿所 有方向，且沿各个方向 振动的光强度都相同
在垂直于光的传播方向的 平面内，光振动沿某一特 定方向(与起偏器的透振方 向一致)
2．偏振光的产生方式 (1)自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折 射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也会变化。自 然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适， 使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折 射光都是偏振光，且是完全偏振光，偏振方向相互垂直。
③只有横波才有偏振现象。 (2)偏振现象在生产生活中的应用： ①摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜 头前安装一片偏振片，让它的透射方向与反射光的偏振方 向垂直，阻挡了反射光进入镜头。 ②电子表的液晶显示屏：在两块透振方向互相 垂直的 偏振片当中插进一个液晶盒，液晶具有各向异性的属性， 特别是对偏振光经过液晶时，其振动方向会旋转90°，利 用这种特性控制光通过或不通过，从而显示数字的形状。
高中物理(人教版)精品讲义—光的衍射
高中物理（人教版）精品讲义—光的衍射课程标准课标解读1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
2.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。
3.初步了解衍射光栅。
1.认识光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件及衍射条纹的特点.2.了解衍射光栅及它产生衍射时的图样特点.知识点01光的衍射1.光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物偏离直线传播的现象．2．产生衍射现象的原因：单缝衍射是来自单缝的光波波阵面上无穷多个子波的相干叠加．从本质上讲，干涉和衍射并没有区别，但一般来说，人们常把几个分立光束的相干叠加叫做干涉；而把波阵面无穷多个子波的相干叠加叫做衍射．【即学即练1】对光的衍射现象的定性分析，不正确的是()A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论【答案】D【解析】根据光的衍射现象的定义可知选项A正确；衍射图中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项C正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误．知识点02衍射光栅1.光栅：许多等宽的狭缝等距离地排列的光学元件．2.光栅衍射的图样：是许多平行的明暗相间的条纹，减小缝间距离，则条纹间距增大；增多缝数，明暗条纹变得更为清晰．【即学即练2】(多选)关于衍射光栅，下列说法正确的是()A．衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B．衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C．透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D．透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝【答案】ABD【解析】对于透射光栅来说，当光照到刻痕上时，由于光发生漫反射而不能透过，故选项C错．考法01光的衍射1．产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象．2．三种衍射现象(1)单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹．(2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的圆环．(3)泊松亮斑：圆形障碍物的衍射现象．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清．若在单色光传播路径中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．3．光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小的多时，光可以看成沿直线传播；当小孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显．【典例1】(多选)关于衍射，下列说法中正确的是()A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B．双缝干涉中也存在着光的衍射现象C．一切波都很容易发生明显的衍射现象D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实【答案】AB【解析】干涉和衍射都是波叠加的结果，干涉中有衍射现象，衍射中也有干涉现象．当障碍物的尺寸远大于波长时，衍射现象不明显，因而形成影．但影的形成与衍射现象并不矛盾．考法02三种衍射图样的特点和比较1.单缝衍射图样(1)中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。
光的衍射说课稿
光的衍射说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是“光的衍射”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“光的衍射”是高中物理光学部分的重要内容，它是在学生已经学习了光的直线传播、光的反射和折射等知识的基础上，进一步深入研究光的波动性的重要表现。
这一内容不仅有助于学生理解光的本质，还为后续学习光的干涉、偏振等知识奠定了基础。
本节课在教材中的地位和作用主要体现在以下几个方面：1、它是对光的直线传播规律的拓展和深化，让学生认识到光在特定条件下会偏离直线传播，从而揭示光的波动性。
2、通过实验观察和理论分析，培养学生的实验探究能力和逻辑思维能力。
3、使学生了解光的衍射在现代科技中的应用，激发学生对科学的兴趣和探索精神。
二、学情分析学生在之前的学习中已经对光的直线传播、反射和折射等现象有了较为直观的认识，但对于光的波动性理解相对较少。
他们具备一定的观察能力和逻辑思维能力，但在抽象概念的理解和复杂现象的分析上可能存在困难。
此外，学生在实验操作和数据处理方面的能力还有待提高。
三、教学目标基于对教材和学情的分析，我制定了以下教学目标：1、知识与技能目标（1）学生能够理解光的衍射现象的概念和产生条件。
（2）掌握单缝衍射、圆孔衍射的特点和规律。
（3）了解光的衍射在实际生活中的应用。
2、过程与方法目标（1）通过观察实验现象，培养学生的观察能力和发现问题的能力。
（2）经历对光的衍射现象的分析和推理过程，提高学生的逻辑思维能力。
（3）通过小组讨论和实验探究，培养学生的合作精神和实践能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受物理知识与生活的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
（2）培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。
四、教学重难点1、教学重点（1）光的衍射现象的概念和产生条件。
（2）单缝衍射、圆孔衍射的特点和规律。
2、教学难点（1）对光的衍射现象的微观解释。
【精品课件教案ppt】 第14 章光的衍射PPT文档33页
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时
光的衍射公开课
5．用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的阴影中恰能
观察到黄色光斑，若分别用红色光,绿色光和
）
A．红色光
B．绿色光
C．紫色光
D．三种色光都能
光的衍射
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．
取一个不透光的屏，
光 的 衍 射
单缝衍射 小孔衍射 泊松亮斑
明显衍射条件
光的干涉和光的衍射的比较
红光
双缝干涉图样特点： 明暗相间、等间距等亮度
红光
单缝衍射图象特点：
明暗相间、中间较宽较亮， 两边对称亮度逐渐减弱
双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果,只是干涉条纹是 有限的几束光的叠加,而衍射条纹可认为是极多且复杂的相 干光的叠加。
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
单缝衍射规律
1、波长（颜色）一定时，单缝越 窄,中央条纹越宽，各条纹间距越 大 。(衍射越明显)
改变缝宽
2、单缝不变时，波长大的光 （红光）中央亮纹越宽，条 纹间隔越大(衍射越明显)
改变波长
3、白光的单缝衍射中央为白色条 纹,两侧为彩色条纹，且外侧呈红 色，内侧为紫色．
3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白 色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为 紫色．
光的衍射
单缝衍射条纹的特征
1、明暗相间的条纹，中央为亮纹。 2、中央条纹最宽最亮，两侧的条纹变暗变窄。
光的衍射
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的障碍物都 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．
3、白光的单缝衍射中央为白色条纹,两侧为彩色条纹， 且外侧呈红色，内侧为紫色．
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观察屏
f
L
2.夫琅禾费衍射
衍射花样 图1
图2
4
二、惠 - 菲原理 1) 波传到的任意点都是子波的波源 2) 各子波在空间各点进行相干叠加 概括为：
波面上各点均是相干子波源 惠－菲原理提供了用干涉解释衍射的基础 菲涅耳发展了惠更斯原理 从而深入认识了衍射现象
6
A.J.菲涅耳
§2 单缝的夫琅禾费衍射 一、实验装置及花样 二、用旋矢法求解强度分布 三、菲涅耳半波带法
8
一、实验装置及花样
思考
f
思考：若将缝向上 平移 如图 衍射花 样怎么分布？
P
正一级
中央亮纹 负一级
单缝处波面看作无穷多个相干波源 P点是 (无穷)多光束干涉的结果
9
10
二、用旋矢法求解强度分布
P 主焦点处
f
0 0
中央亮纹
A0
11
P
A0
f
中央亮纹
任一衍射角处的强度： 可以用中央亮纹强度来表示
A
a
R
o
f
l A0
边缘光线的相位差
2π asin
圆心角是 N 12
sin π asin
A A0
π asin
π asin
I
A
A0
sin
I
sin2 2
I0
0 II0
2 0 2
a
a
aa
sin
sin0 暗纹
asin kπ
边缘光线
的光程差
a si k nk 1 , 2
dsin k
N
k 0, N的整数倍，的整 数
3) 主极大的强度由单缝衍射进行了调制
22
I单
-2
-1
光栅衍射 光强曲线
-8
-4
0
1
2
I
单缝衍射 轮廓线
0
4
8
23
三、主极大的缺级
如果某主极大的位置
同时又是单缝衍射极小位置
则该衍射角同时满足两个光程差公式
dsinm 和 asink
结果:
由于单缝衍射满足极小 A()0
13
三、菲涅耳半波带法 1.具体作法
相邻半波带的相对应点
光程差均是 /2
2.暗纹条件
偶数个半波带
asin2kk
2
f
2
若
奇数 个 半波带
亮纹 ( 次极大)
asin2k1
2
14
§3 光栅衍射 一、光栅的夫琅禾费衍射 二、光栅衍射强度分布 三、主极大的缺级 四、其他衍射现象
15
一、光栅的夫琅禾费衍射
暗点
涂上一层 使之有一 的相位变化
P 点是亮点 波带片 粗糙的透镜 准直 30
泊松点
手指缝 眼皮缝都可观察衍射(试试看) 门缝里看人一定是扁的吗？
31
第 14 章 光 的 衍 射 1 光的衍射 2 单缝的夫琅禾费衍射 3 光栅衍射 4 光学仪器的分辨本领 5 X 射线的衍射
1
§1 光的衍射 一、衍射现象分类 二、惠 - 菲原理
2
一、衍射现象分类 衍射：光线偏离原来直线传播的方向
进入几何阴影区
~a
衍射花样
光源 衍射物 观察屏
图1
3
~a
光源 衍射物
N2 I
I0
2 d
0
d
d
2 d
sin
17
2.单缝衍射对光栅多光束干涉结果的修正
•不考虑单缝衍射影响时 多光束干涉的强度公式
AA0ssiiN nn πdsin
(参阅谐振动合成有关内容)
A0 --- 零级主极大的振幅
•考虑单缝衍射影响后
必须对强度公式中的A(=0) 做出修正
18
由于每条单缝的衍射 使得参与多光束干涉的光线
所以使得这一级主极大无法出现
这一现象叫主极大缺级
24
从 dsinm 和 asink
得
d m
ak
缺级满足关系 mdk (k1,2,)
a
如 果 d3 则 3, 6, 9缺 a
25
缺级
能看出缺哪些级次吗? d/a 是多少?
单缝衍射
光栅光谱
27
四、其他衍射现象 1.圆孔的夫琅禾费衍射
爱里斑
一阶贝塞尔函数 f
1.多光束干涉
光栅常数为 d
每条缝作为一个集体
提供一光线
o
进行多光束干涉
f
L
d si m n m 0 , 1 , 2 ,
光栅方程
16
d si m n m 0 , 1 , 2 , 光栅方程
在分波面法的多光束干涉中 没考虑单缝的衍射影响 得到的主极大强度与衍射角无关
全与 = 0处主极大强度相等
第一级极小
sin 1.22
D
角半径
f tg1.22f 线半径
D
应用：星光板 针孔滤波
28
I
圆孔衍射 光强分布
爱里斑
1.116
l
R
0
l
0.610 R
sinθ
l
1.619 R
由第一暗环围成的光斑 占
整个入射光束总光强的84% 称为爱里斑
2.圆孔的菲涅耳衍射 波带片
r r2r2 2来自奇数个半波带P亮点
偶数个半波带
dsin
AA0
sinsinN sin
20
k
b a
d
中央主极大最强
f
该级主极大强度 较中央主极大弱
考虑了单缝衍射后不同衍 射角处的主极大强度不同
21
二、光栅衍射强度分布 1) 主极大位置 满足的光程差公式是光栅方程
d si m n m 0 , 1 , 2 ,
2) 极小 次极大位置 满足的光程差公式是
实际上已进行了一次“内部”的多光束的干涉
所以不同衍射角的各缝的振幅是单缝衍射的振幅
AA0sinπasin
这样分布的振幅又进行一次多光束的干涉
从而使不同衍射角处最后的振幅为
AAssiiN nn πdsin
sinsinN
AA0 sin
19
图示光栅衍射的物理机制
1
2f
再进行 一次多 光束干 涉
f
AAssiiN nn