光的衍射12.doc

彭桂铭高中物理教案 高中物理教案第十七章 光的波动性二 光的衍射 彭桂铭湖北省鹤峰一中 445800 [教学目标] 知道光沿直线传播是一种近似,认识光的衍射现象,使学生对光的波动性有进一步的了解. 知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象. 知道观察到明显衍射的条件,了解光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系;

培养学生的动手能力,并使学生明白利用日常普通材料也能做出高层次、高水平的好实验;

培养学生动手的实践能力.认识任何理论都必须通过实践检验,实验是检验理论 [教学重点]光的衍射现象 [教学难点]光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系 [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 什么是波的衍射现象 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. 水波、声波都会发生衍射现象,那么光是否也会产生衍射现象衍射图样可能是什么样呢 一、光的单缝衍射 用光的干涉、衍射仪做单色光的单缝衍射,或用激光源来做单缝衍射实验.实验过程中展示缝较宽时光沿着直线传播,阴影区和亮区边界清晰;
减小缝宽,在缝较狭时阴影区和亮区的边界变得模糊;
继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区,屏幕上出现明暗相间的衍射条纹. 当光传播到狭缝时,可把狭缝S看成许许多多个点光源,这些点光源发出的光在空间传播相遇叠加决定了屏幕上各点位置的明暗情况. 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. 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. 二、光的圆孔衍射 圆孔衍射实验孔较大时,光沿直线传播,阴影区和亮区边界清晰,逐渐减小圆孔大小,当圆孔减小到一定程度时出现环状明暗相间同心圆的衍射图样. 三、“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,即泊松亮斑. 指出任何物理理论的正确与否都必须经过实验的检验,实验是检验理论的标准. 光的衍射现象进一步证明了光具有波动性. 光的衍射现象是光偏离了直线传播方向绕到障碍物阴影区的现象,衍射光强按一定的规律分布,形成明暗相间的条纹,它的规律与缝宽、孔的大小及光的波长有关. 对于光产生明显衍射的条件的认识,从上述的一系列衍射实验虽然单缝、小孔和小圆屏的尺寸比光波大得多,仍能看到极好的衍射现象,只是缝或孔的尺寸越小,衍射现象越明显,即障碍物尺寸是波长几百倍时,对光波来说,仍可认为衍射条件中的“差不多”. 实验证明,对波长为λ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,出现明暗相间的花样;
在比波长λ还小时,衍射现象更为明显. 光的衍射现象在日常生活中极普遍,用普通的其它材料,如感应圈两极放电击穿纸片,薄纱等. 例1、光的衍射特征 用卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象时 (ACD) A.中央条纹宽而亮,两侧条纹窄而暗 B.用紫光作光源时观察到的条纹比用红光作光源时观察到的条纹宽 C.用白光作光源时,中央呈现白色条纹,两侧为彩色条纹 D.若将狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm ,条纹间距变宽,亮度变暗 提示对于衍射条纹的特征有十二个字概括“中宽边窄“、“中亮边暗“、“中白边彩“。其中“中白边彩“只 适合于白光光源。因此选项正确。

波长越长的光,衍射现象越明显。红光的波长大于紫光的波长,因此观察到的红光的条纹比紫光条纹宽。选项B错误。

狭缝越窄,衍射越明显。当狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm ,衍射条纹会变宽,但由于狭缝变窄,通过能量减少,条纹将变暗,所以选项D正确。

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