5 光的衍射光的衍射13.5 光的衍射光的衍射产生明生明显衍射衍射现象的条件：象的条件： 障碍物或孔的尺寸比波障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波小或者跟波长相差不多相差不多.回回顾水波的衍射水波的衍射 光的光的干涉干涉现象象反映了反映了光的波光的波动性性，而波，而波动性的另一特征是波的衍射性的另一特征是波的衍射现象，光是否具象，光是否具有有衍射衍射现象象？如果有衍射？如果有衍射现象，象，为什么在日什么在日常生活中我常生活中我们没有没有观察到光的衍射察到光的衍射现象呢？象呢？ 怎怎样才能才能观察到光的衍射察到光的衍射现象？象？一、光的衍射一、光的衍射 1 1、光的衍射：、光的衍射： 光离开直光离开直线路径路径绕过障碍物，到达阴影障碍物，到达阴影里的里的现象叫做光的衍射象叫做光的衍射现象。象。 2 2、明、明显衍射的条件衍射的条件 障碍物或狭障碍物或狭缝的尺寸比光的波的尺寸比光的波长小或者小或者跟波跟波长相差不多相差不多。3 3、物理意、物理意义： 光的衍射光的衍射现象象证明光是一种波。明光是一种波。 激光束激光束激光束激光束二、二、单缝衍射衍射 1、单缝衍射条衍射条纹特征特征A、中央亮、中央亮纹宽而亮而亮 B、两、两侧条条纹亮亮纹较窄、窄、较暗，且有暗，且有对称性称性单单色色色色光光光光狭狭狭狭缝宽缝宽度可度可度可度可调调光屏光屏光屏光屏2、观察下列衍射察下列衍射图样，分析衍射，分析衍射规律：律：a a、波波波波长长一定，一定，一定，一定，单缝单缝越窄中越窄中越窄中越窄中央条央条央条央条纹纹越越越越宽宽，条，条，条，条纹间纹间距越大。距越大。距越大。距越大。b b、单缝单缝一定，光波波一定，光波波一定，光波波一定，光波波长长越越越越大，中央亮大，中央亮大，中央亮大，中央亮纹纹越越越越宽宽，条，条，条，条纹间纹间隔越大隔越大隔越大隔越大c c、白光白光白光白光单缝单缝衍射：中央亮衍射：中央亮衍射：中央亮衍射：中央亮条条条条纹为纹为白色，两白色，两白色，两白色，两侧为侧为彩色，彩色，彩色，彩色，且呈外且呈外且呈外且呈外红红内紫内紫内紫内紫红红光光光光 a=0.8mma=0.8mm红红光光光光 a=0.4mma=0.4mm蓝蓝光光光光 a=0.4mma=0.4mm白光白光白光白光 a=0.4mma=0.4mm光的衍射与干涉光的衍射与干涉3 3、干涉条、干涉条纹与衍射条与衍射条纹的区的区别 干涉：干涉：等等间距距明暗相明暗相间条条纹。衍射：衍射：中央亮中央亮纹较宽，两，两边是是对称明暗相称明暗相间的条的条纹，条，条纹宽度不等，度不等，间距不等距不等。 （双（双（双（双缝缝）干涉）干涉）干涉）干涉图样图样（单缝单缝）衍射）衍射）衍射）衍射图样图样双双双双缝间缝间距越小，条距越小，条距越小，条距越小，条纹间纹间距越大距越大距越大距越大单缝宽单缝宽度越小，条度越小，条度越小，条度越小，条纹间纹间距越大距越大距越大距越大（单单色光）波色光）波色光）波色光）波长长越小，条越小，条越小，条越小，条纹间纹间距越小距越小距越小距越小（单单色光）波色光）波色光）波色光）波长长越小，条越小，条越小，条越小，条纹间纹间距越小距越小距越小距越小单单色色色色光光光光形形形形成成成成明明明明暗暗暗暗条条条条纹纹，白白白白光光光光形形形形成彩色条成彩色条成彩色条成彩色条纹纹单单色色色色光光光光形形形形成成成成明明明明暗暗暗暗条条条条纹纹，白白白白光光光光形形形形成彩色条成彩色条成彩色条成彩色条纹纹S屏上出屏上出现光斑光斑，但但边缘有些有些模糊模糊. . 三、三、圆孔衍射孔衍射 光的衍射光的衍射光沿直光沿直线传播播AB1、孔、孔较大大时屏上出屏上出现光源光源倒立的像倒立的像SAB小孔成像小孔成像三、三、圆孔衍射孔衍射 2、孔减小、孔减小时光沿直光沿直线传播播S屏上出屏上出现衍射衍射图样。AB光的衍射光的衍射三、三、圆孔衍射孔衍射 3、孔、孔较小小时猜一猜：猜一猜： 使太阳光垂直照射到一使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上遮光板上，板上有可以自由收有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在个光屏，在正方形孔逐正方形孔逐渐变小直至小直至闭合合的的过程程中，光屏上依次可以看到几种不同的中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，象，试把下列把下列现象依次排列：象依次排列：A圆形光斑形光斑 B明暗相明暗相间的彩色条的彩色条纹 C变暗消失暗消失 D正方形光斑正方形光斑 E正方形光斑由大正方形光斑由大变小小DEABC答案：答案： 不不只只是是狭狭缝和和圆孔孔，各各种种不不同同形形状状的的物物体体都都能能使使光光发生生衍衍射射，以以至至使使影影的的轮廓廓模模糊糊不不清清，其其原原因因是是光光通通过物物体体的的边缘而而发生生衍衍射射的的结果果历史史上上曾曾有有一一个个著著名名的的衍射衍射图样泊松亮斑泊松亮斑( (阅读教材教材) )四、四、圆盘衍射衍射 泊松亮泊松亮斑斑 光照到不透明的光照到不透明的小小圆板上，形成板上，形成明暗明暗相相间的的间距不等的同距不等的同心心圆环，在屏上在屏上圆板板的阴影中心，有一个的阴影中心，有一个亮斑，亮斑，这个亮斑叫个亮斑叫“泊松亮斑泊松亮斑”想一想：想一想：为什么我什么我们说光沿直光沿直线传播是有条件的？播是有条件的？ 我我们通常所通常所说“光沿直光沿直线传播播”只是一只是一种特殊情况，光在没有障碍物的均匀介种特殊情况，光在没有障碍物的均匀介质中中是沿直是沿直线传播的。播的。 考考虑到光的衍射，到光的衍射，则只有在障碍物的尺只有在障碍物的尺寸比光的波寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看大得多的情况下，光才可以看作是沿直作是沿直线传播的。播的。 当障碍物的尺寸可以跟光的波当障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，相比，甚至比光的波甚至比光的波长还小的小的时候，衍射候，衍射现象十分象十分明明显，这时就不能就不能说光沿直光沿直线传播了。播了。 五、衍射光五、衍射光栅 单缝衍射的条衍射的条纹比比较宽，而且距离中央条，而且距离中央条纹较远处的条的条纹亮度也很低，不能达到亮度也很低，不能达到实用要用要求。求。 实验表明，增加狭表明，增加狭缝的个数，衍射条的个数，衍射条纹的的宽度将度将变窄，亮度将增加。窄，亮度将增加。 衍射光衍射光栅是由是由许多多等等宽的狭的狭缝等距离的排列起来等距离的排列起来形成的光学形成的光学仪器。可分器。可分为透射光透射光栅和反射光和反射光栅。光光光光栅栅衍射衍射衍射衍射单缝单缝衍射衍射衍射衍射光光栅中狭中狭缝条数越多条数越多, ,明明纹越越细，越亮。，越亮。a 1a 1条条条条缝缝 f 20条条缝 e 6条条缝 c 3 c 3条条条条缝缝 b 2 b 2条条条条缝缝 d 5条条缝知知识小小结：1、光的衍射、光的衍射2、单缝衍射衍射3、圆孔衍射孔衍射4、圆盘衍射（泊松亮斑）衍射（泊松亮斑）5、衍射光、衍射光栅例例1：关于光的衍射关于光的衍射现象，下面象，下面说法正确的是（法正确的是（ ）A、红光的光的单缝衍射衍射图样是是红黑相黑相间的直条的直条纹B、白光的、白光的单缝衍射衍射图样是白黑相是白黑相间的直条的直条纹C、光照到不透明小、光照到不透明小圆盘上出上出现泊松亮斑，泊松亮斑，说明明发生了衍射生了衍射D、光照到、光照到较大大圆孔上出孔上出现大光斑，大光斑，说明光沿直明光沿直线传播，不存在光的衍射播，不存在光的衍射AC例例2：下面四种下面四种现象中，哪些不是光的衍射象中，哪些不是光的衍射现象造成的（象造成的（ ）A通通过游游标卡尺卡尺观测两卡脚两卡脚间狭狭缝中中发光光的日光灯管，会看到平行的彩色条的日光灯管，会看到平行的彩色条纹；B不透光不透光圆盘后面的阴影中心出后面的阴影中心出现一个亮一个亮斑；斑；C太阳光照射下，架在空中的太阳光照射下，架在空中的电线在地面在地面上不会留下影子；上不会留下影子；D用点光源照射小用点光源照射小圆孔，后面屏上会出孔，后面屏上会出现明暗相明暗相间的的圆环C1、对于衍射于衍射现象的分析正确的是（象的分析正确的是（ ）A光的衍射是光离开直光的衍射是光离开直线路径路径绕到障碍物阴到障碍物阴影里去的影里去的现象象B光的衍射完全否定了光的直光的衍射完全否定了光的直线传播的播的结论 C光的衍射光的衍射为光的波光的波动说提供了有力的提供了有力的证据据D光的衍射条光的衍射条纹图样是光波相叠加的是光波相叠加的结果果A C D2单色光照射色光照射单缝衍射衍射时（ ）A狭狭缝越窄衍射越窄衍射现象越明象越明显 B狭狭缝越越宽衍射衍射现象越明象越明显 C照射的光的波照射的光的波长越越长衍射衍射现象越明象越明显 D照射的光的照射的光的频率越高衍射率越高衍射现象越明象越明显 A C 3、下列属于光的衍射下列属于光的衍射现象的是（象的是（ ）A 雨后天空出雨后天空出现的的绚丽的彩虹的彩虹B 阳光下肥皂膜上的彩色条阳光下肥皂膜上的彩色条纹C 太阳光通太阳光通过三棱三棱镜产生的彩色条生的彩色条纹D 眼睛透眼睛透过纱巾看到的灯光的条巾看到的灯光的条纹E 眼睛眯成一条眼睛眯成一条线看到的看到的发光的光的电灯周灯周围有有彩色花彩色花纹DE4、下列关于下列关于单缝衍射的衍射的说法中，正确的是（法中，正确的是（ ）A 和光的双和光的双缝干涉干涉图样相同相同B 各亮条各亮条纹的的宽度不同而亮度相同度不同而亮度相同C 各亮条各亮条纹的的宽度相同而亮度不同度相同而亮度不同D 中央亮条中央亮条纹的的宽度最度最宽，亮度最亮，亮度最亮D5、用用单色光通色光通过小小圆盘和小和小圆孔做衍射孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射，在光屏上得到衍射图形，它形，它们的特征是的特征是（ ） A用小用小圆盘时中央是暗的，用小中央是暗的，用小圆孔孔时中央中央是亮的是亮的B中央均中央均为亮点的同心亮点的同心圆形条形条纹 C中央均中央均为暗点的同心暗点的同心圆形条形条纹D用小用小圆盘时中央是亮的，用小中央是亮的，用小圆孔孔时中央中央是暗的是暗的B6、我我们经常可以看到，凡路常可以看到，凡路边施工施工处总挂挂有有红色的色的电灯，灯，这除了除了红色光容易引起人的色光容易引起人的视觉注意以外，注意以外，还有一个重要的原因，有一个重要的原因，这一一原因是原因是红色光（色光（ ）A比其他色光更容易比其他色光更容易发生衍射生衍射 B比其他可比其他可见光更容易光更容易发生干涉生干涉C比其他可比其他可见光更容易光更容易发生反射生反射 D比其他可比其他可见光更容易光更容易发生折射生折射A7、关于衍射下列关于衍射下列说法正确的是（法正确的是（ ）A衍射衍射现象中衍射花象中衍射花样有亮暗条有亮暗条纹的出的出现是是光的叠加的光的叠加的结果。果。B双双缝干涉中也存在着光的衍射干涉中也存在着光的衍射现象。象。C影的存在是一个与衍射影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客象相矛盾的客观事事实。D一切波都可以一切波都可以产生衍射。生衍射。A B D9、声波能声波能绕过一般建筑物，而光波却不能，一般建筑物，而光波却不能，这是因是因为（ ） A光波光波传播速度太大，偏离直播速度太大，偏离直线不明不明显 B声波声波传播速度小，而光波播速度小，而光波传播速度大播速度大 C建筑物建筑物对声波吸收少，而声波吸收少，而对光波吸收多光波吸收多 D声波波声波波长长，容易，容易产生衍射；光波波生衍射；光波波长短，短，不易不易产生衍射生衍射D 10、对于于单缝衍射衍射实验现象，以下正确的是象，以下正确的是（ ） A缝的的宽度越小，中央亮条度越小，中央亮条纹的的宽度越窄度越窄 B缝的的宽度越小，中央亮条度越小，中央亮条纹的的宽度越度越宽 C缝的的宽度越大，衍射度越大，衍射现象越明象越明显 D入射光的入射光的频率越大，衍射率越大，衍射现象越明象越明显B11、一个不透光的薄板上有两条平行的窄一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝，有一有一频率率单一的一的红光通光通过两窄两窄缝在与薄板平在与薄板平行的屏上呈行的屏上呈现明暗相明暗相间的的间隔均匀的隔均匀的红色条色条纹，若将其中一窄，若将其中一窄缝挡住住让另一另一缝通通过红光，光，则在屏上可在屏上可观察到（察到（ ）A明暗与原来相同，明暗与原来相同，间隔均匀的隔均匀的红色条色条纹B明暗与原来不相同，明暗与原来不相同，间隔不均匀的隔不均匀的红色条色条纹C一条一条红色的条色的条纹D既无条既无条纹，也不是一片，也不是一片红光，而是光源的光，而是光源的像像B