Transcript 《光的衍射》
张映平 一、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？ 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？ 实验1 实验2 实验3 一、光的衍射 1、光的衍射： 光离开直线路径绕过障碍物传到阴 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 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． 激 光 束 像 屏 调节狭 缝宽窄 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 ． 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． 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 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． A S B 2、 孔较小时——屏上出现 衍射图样 1、 孔较大时——屏 上出现清晰的光斑 ——与光的干涉道理相似 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． 钢针的衍射 圆孔衍射 圆屏衍射 光波也是一种波！ 光波的特点： 波长很短 400-770nm 0.44-0.77μm 3、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。 （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 1、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 2、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 3、关于光的衍射： A是光在传播中绕过障碍物发生弯曲 的现象 B衍射条纹图样是光波相互叠加的结 果 C为光的波动说提供了有力的证据 D完全否定了光的直线传播的理论 二、衍射对分辨本领的影响 1、光学仪器上用的透镜相当于一个 圆孔。 2、光学仪器的分辨本领，就是这个 仪器能够把彼此靠近的物体的像分 离开来的能力。 3、透镜的直径越小，产生的衍射现 象越明显，分辨本领就越低。 三、衍射光栅 1、光栅的构成：在两个螺杆上绷上许多平行的 细金属线，或者在玻璃片上刻上许多均匀细槽。 2、衍射光栅的种类：透射光栅和么射光栅 3、现象：光栅的每一条狭缝产生的光是相干的， 必定产生干涉，形成明暗相间的条纹，所以，在接 收屏上得到的光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉 的共同结果。 4、衍射图样的特点： 暗条纹更宽，明条纹更窄，更亮 三种衍射图样的特点比较 1、单缝衍射图样 （1）缝变窄，通过的光变少，而光分布的 范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。 （2）中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射 光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越 大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹 间距就越大。 （3）用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是 白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍 然最宽最亮。 2、圆孔衍射 (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。 (2)只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。在圆 孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不 同现象----圆形亮斑（光的直线传播）、光源的像（小 孔成像）、明暗相间的圆环（衍射图样）、完全黑暗. (3)用不同色光实验,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， 周围是彩色同心圆环。 (5)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 3、不透明的小圆板衍射图样 （1）泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距 随半径增大而减小。 （2）与圆孔衍射图样比较 ①均是明暗相间的图形条纹，中心均有 亮斑 ②圆孔子衍射图样中心亮斑较大，而泊 松亮斑较小。 ③圆孔衍射图样的背景是黑暗的，而小 圆板衍射图样中的背景是明亮的。