學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯衍射的條件．2．知道“幾何光學(xué)”中所說(shuō)的光沿直線傳播是一種近似．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.光發(fā)生明顯衍射的條件．2．衍射條紋的特點(diǎn)及影響中央亮紋的寬度的因素．
一、光的衍射光在遇到障礙物時(shí)，_______________________而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射．二、光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當(dāng)孔和障礙物的尺寸比光波波長(zhǎng)_______，或者跟波長(zhǎng)_______________時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．
三、衍射圖樣1．單縫衍射：(1)單色光單縫衍射條紋的特點(diǎn)：中央為_(kāi)_____條紋，兩側(cè)有亮暗相間的條紋，條紋的間距和亮度___________，中央亮條紋既寬又亮，兩側(cè)條紋寬度、亮度逐漸________．(2)白光單縫衍射條紋的特點(diǎn)：中央為既_______且________的白色條紋，兩側(cè)是變窄變暗的_________條紋．
2．圓屏衍射——泊松亮斑當(dāng)光照到不透光的極小圓板上，在圓板的_____________出現(xiàn)的亮斑，它是證實(shí)光的_________理論的有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)．
四、光的衍射現(xiàn)象的意義1．干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射現(xiàn)象證明了光具有_____________，波長(zhǎng)_______，干涉和衍射現(xiàn)象就越明顯．2．衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是近似規(guī)律，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的．
一、三種典型衍射的比較1．單縫衍射(1)單縫衍射現(xiàn)象如圖20－2－1所示，點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)單縫后照射到光屏上，若縫較寬，則光沿直線傳播，傳播到光屏上的AB區(qū)域；若縫足夠窄，則光的傳播不再沿直線傳播，而是傳到幾何陰影區(qū)，在AA′、BB′區(qū)出現(xiàn)亮暗相間的條紋，即發(fā)生衍射現(xiàn)象．
衍射是波特有的一種現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯而已．聲波可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，如“聞其聲不見(jiàn)其人”就是這個(gè)原因．(2)圖樣特征縫變窄時(shí)，光路有了明顯的衍射現(xiàn)象，光所照射的區(qū)域變大，由于通過(guò)縫的光能少了，因此條紋的亮度會(huì)降低．在衍射現(xiàn)象中，中央亮條紋不僅亮度大，寬度也大．用單色光照射單縫時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮暗相間的衍射條紋，中央條紋寬度大，亮度也大，
如圖20－2－2所示，與干涉條紋有區(qū)別．用白光照射單縫時(shí)，中間是白色亮條紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光．
2．圓孔衍射(1)圓孔衍射現(xiàn)象如圖20－2－3所示，當(dāng)擋板AB上的圓孔較大時(shí)，光屏上出現(xiàn)圖中乙所示的情形，無(wú)明顯衍射現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)擋板AB上的圓孔很小時(shí)，光屏上出現(xiàn)圖中丙所示的衍射圖樣，出現(xiàn)亮暗相間的圓環(huán)．
(2)圖樣特征衍射圖樣中，中央亮圓的亮度大，外面是亮暗相間的圓環(huán)，但外圍亮環(huán)的亮度小，用不同的光照射時(shí)所得圖樣也有所不同．如果用單色光照射時(shí)，中央為亮圓，外面是亮度越來(lái)越小的亮環(huán)；如果用白光照射時(shí)，中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)．
3．圓屏衍射(1)圓屏衍射現(xiàn)象在1818年，法國(guó)物理學(xué)家菲涅耳提出波動(dòng)理論時(shí)，著名的數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的波動(dòng)理論推算出圓屏后面的中央應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑，這看起來(lái)是一個(gè)荒謬的結(jié)論，于是在同年，泊松在巴黎科學(xué)院宣稱他推翻了菲涅耳的波動(dòng)理論，并把這一結(jié)果當(dāng)作菲涅耳的謬誤提了出來(lái)．但有人做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)
在圓屏陰影的中央確實(shí)出現(xiàn)了一個(gè)亮斑，這充分證明了菲涅耳理論的正確性，后人就把這個(gè)亮斑叫做泊松亮斑．(2)圖樣特征小圓板衍射圖樣的中央有個(gè)亮斑——泊松亮斑，圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨著半徑的增大而減?。?br/>4．三種衍射圖樣的比較如圖20－2－4所示是光經(jīng)狹縫、小孔、小圓屏產(chǎn)生的衍射圖樣的照片．由圖可知：(1)光經(jīng)不同形狀的障礙物產(chǎn)生的衍射圖樣的形狀是不同的．
(2)衍射條紋的間距不等．仔細(xì)比較乙圖和丙圖可以發(fā)現(xiàn)小孔衍射圖樣和小圓屏衍射圖樣的區(qū)別：小圓屏衍射圖樣的中央有個(gè)亮斑——著名的“泊松亮斑”；小圓屏衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨著半徑的增大而減小，而圓孔衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑的增大而增大．
二、光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象的區(qū)別干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象，但兩者還是有很大不同的．1．產(chǎn)生條件不同光的干涉要求頻率相同的兩列相干光相遇疊加．只要狹縫或孔足夠小，任何光都能發(fā)生明顯衍射．
2．條紋寬度不同雙縫干涉是等寬的，條紋間的距離是相等的，而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)的亮條紋逐漸變窄．3．光強(qiáng)分布不同雙縫干涉條紋，從中央亮紋往兩側(cè)光強(qiáng)變化很小，而單縫衍射條紋的光強(qiáng)分布主要集中在中央亮紋，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗．
4．條紋的變化情況不同雙縫干涉的條紋間距離與波長(zhǎng)成正比，條紋間距隨波長(zhǎng)的變化而變化．單縫衍射的條紋隨縫寬而變化，縫越窄衍射現(xiàn)象越明顯，如圖20－2－5.
在用單色平行光照射單縫，觀察衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．縫越窄，衍射現(xiàn)象越明顯B．縫越寬，衍射現(xiàn)象越明顯C．照射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯D．照射光的頻率越高，衍射現(xiàn)象越明顯
【解析】　根據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件可知，在入射光波長(zhǎng)一定的情況下，縫越窄，衍射現(xiàn)象越明顯，故A對(duì)B錯(cuò)；在縫寬一定時(shí)，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，故C對(duì)D錯(cuò)．【答案】　AC【點(diǎn)評(píng)】　對(duì)光的衍射現(xiàn)象，有的同學(xué)錯(cuò)誤的認(rèn)為：在障礙物的尺寸小于波長(zhǎng)時(shí)，障礙物越小，衍射越不明顯．實(shí)際上，在波長(zhǎng)一定時(shí)，障礙物越小，衍射越明顯．
變式訓(xùn)練1　讓太陽(yáng)光垂直照射一塊遮光板，板上有一個(gè)可以自由收縮的三角形孔，當(dāng)此三角形孔緩慢縮小直至完全閉合時(shí)，在孔后的屏上將先后出現(xiàn)(　　)A．由大變小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大變小的三角形光斑，亮暗相間的彩色條紋，直至條紋消失C．由大變小的三角形光斑，亮暗相間的條紋，直至黑白色條紋消失D．由大變小的三角形光斑，小圓形的光斑，亮暗相間彩色條紋，直至條紋消失
解析：選D.本題綜合考查了光在不同情況下的前進(jìn)行為．當(dāng)孔足夠大時(shí)，由于光的直線傳播，所以屏首先出現(xiàn)的是三角形光斑，之后隨著小孔的繼續(xù)縮小，出現(xiàn)小孔成像，成的是太陽(yáng)的像，故為小圓形光斑，隨著小孔的進(jìn)一步縮小，當(dāng)尺寸與光波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，出現(xiàn)了亮暗相間的衍射條紋，最后隨小孔的閉合而全部消失，所以只有D是正確的．
如圖20－2－6所示，a、b、c、d四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣．分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是(　　)
A．a(chǎn)、b是光的干涉圖樣B．c、d是光的干涉圖樣C．形成a圖樣的光的波長(zhǎng)比形成b圖樣光的波長(zhǎng)短D．形成c圖樣的光的波長(zhǎng)比形成d圖樣光的波長(zhǎng)短
【答案】　A【點(diǎn)評(píng)】　(1)干涉條紋與衍射條紋的主要區(qū)別是等間距和不等間距；(2)干涉條紋寬度和衍射條紋的中央亮紋寬度都隨入射光波長(zhǎng)的增大而增大．

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5 光的衍射

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