光的衍射说课讲解

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.。

光的衍射【教学目标】知识与技能：1.通过实验观察，让学生认识光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件，从而对光的波动性有进一步的认识。

2.通过学习知道“光沿直线传播”是一种近似规律。

过程与方法：1.通过讨论和对单缝衍射装置的观察，理解衍射条件的设计思想。

2.在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上，培养学生比较推理能力和抽象思维能力。

情感、态度与价值观：通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习，培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德。

【教学重难点】重点：单缝衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件。

难点：衍射条纹成因的初步说明。

【教学方法】1.通过机械波衍射现象类比推理，提出光的衍射实验观察设想。

2.通过观察分析实验，归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现。

3.通过对比认识衍射条纹的特点及变化，加深对衍射图象的了解。

【教学用具】JGQ型氦氖激光器25台，衍射单缝（可调缝宽度），光屏、光栅衍射小圆孔板，两支铅笔（学生自备），日光灯（教室内一般都有），直径5 mm的自行车轴承用小钢珠，被磁化的钢针（吸小钢珠用），投影仪（本节课在光学实验室进行）【教学过程】（一）引入新课复习水波的衍射［投影水波衍射图片（如图1、图2所示）］图1图2教师：请大家看这几幅图片，回忆一下相关内容，回答下面两个问题：1.什么是波的衍射？2.图2中哪一幅衍射现象最明显？说明原因。

学生1：（议论后，一人发言）波能绕过障碍物的现象叫波的衍射.图2中丙图衍射最明显，因为这里的孔宽度最小。

教师：前一个问题回答得很好，后一个问题有没有同学还有其他看法？学生2：我认为丙图中孔的尺寸虽然是最小，但不一定就是发生明显衍射现象的原因，我们应该用它跟波长比。

教师：很好，大家一起来说说发生明显衍射现象的条件是什么？学生一起总结：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

教师：光也是一种波，也能够发生衍射。

《光的干涉和衍射》讲义一、光的本质在探讨光的干涉和衍射现象之前，我们首先需要了解光的本质。

光是一种电磁波，同时具有波动性和粒子性。

光的波动性表现在它能够像水波、声波一样发生干涉、衍射等现象；而光的粒子性则体现在光与物质相互作用时，例如光电效应中，光表现出粒子的特性。

二、光的干涉1、什么是光的干涉光的干涉是指两列或多列光波在空间相遇时，在某些区域相互加强，在另一些区域相互削弱，形成稳定的明暗相间的条纹分布的现象。

2、产生光干涉的条件要产生光的干涉现象，需要满足以下几个条件：（1）两列光波的频率相同。

（2）两列光波的振动方向相同。

（3）两列光波具有固定的相位差。

3、杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是证明光的干涉现象的经典实验。

在这个实验中，一束单色光通过两个相距很近的狭缝，在屏幕上形成了明暗相间的条纹。

假设两狭缝之间的距离为 d，狭缝到屏幕的距离为 D，光波的波长为λ。

则相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离Δx 可以表示为：Δx ＝λD/d 。

通过这个实验，我们不仅直观地观察到了光的干涉现象，还能够通过测量条纹间距来计算光波的波长。

4、薄膜干涉薄膜干涉是日常生活中常见的一种干涉现象。

例如，肥皂泡表面的彩色条纹、油膜在阳光下呈现的彩色等都是薄膜干涉的结果。

当一束光照射到薄膜上时，在薄膜的上表面和下表面分别发生反射，这两束反射光相互叠加，就会产生干涉现象。

薄膜干涉在光学仪器的增透膜和增反膜的制作中有着重要的应用。

三、光的衍射1、什么是光的衍射光的衍射是指光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播，在屏幕上形成明暗相间的条纹的现象。

2、光衍射的分类（1）菲涅尔衍射：光源和观察屏距离衍射屏都为有限远时的衍射。

（2）夫琅禾费衍射：光源和观察屏距离衍射屏都为无限远时的衍射。

3、单缝衍射当一束平行光通过一个宽度为 a 的单缝时，在屏幕上会形成明暗相间的衍射条纹。

中央为明亮的条纹，两侧条纹的亮度逐渐减弱。

中央亮条纹的宽度可以用公式表示为：w ＝2λf/a ，其中 f 是透镜的焦距。

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。

教学备课讲解如何演示光的衍射实验在物理学中，光的衍射是一种重要的现象，通过衍射实验可以清晰地展示出光的波动性质。

教学备课过程中，合理的讲解和演示是关键，下面将详细介绍如何进行光的衍射实验的讲解。

实验准备：- 实验器材：激光器、狭缝、磨砂玻璃板、屏幕- 实验步骤：将激光器置于固定位置，调节出直线光束，并将光束垂直于磨砂玻璃板。

实验讲解：1. 引入实验目的：光的衍射实验是为了证明光的波动性质以及解释光的传播现象。

2. 实验原理简介：光的衍射是光通过小孔或者物体边缘时，发生弯曲或者向四周扩散。

这种现象可以用波动理论很好地解释。

3. 实验装置介绍：展示实验装置和器材，确保学生了解每个部分的作用。

4. 实验步骤讲解：详细描述实验步骤，特别是关于对激光器和磨砂玻璃板的调整和定位要求。

5. 实验结果呈现：通过实验装置进行演示，将光束照射到狭缝上，观察光的衍射现象。

注意让学生聚焦在屏幕上的结果。

6. 衍射的观察和分析：- 展示屏幕上的衍射图案，描绘和解释衍射的现象。

- 引导学生观察不同衍射图案，如单缝衍射、双缝衍射等，并解释为什么会出现这样的结果。

- 提问学生光的波长对衍射图案的影响，并帮助学生理解衍射现象和波动性质的关系。

7. 衍射实验的应用和意义：- 引导学生思考衍射实验在现实生活中的应用，如在光学仪器、成像设备等领域的应用。

- 解释为什么我们能够看到物体，以及光是如何通过不同的物体进行衍射和折射的。

- 引导学生理解光的波动性质对光学的重要性，为后续学习提供基础。

以上就是教学备课讲解如何演示光的衍射实验的内容。

在实施教学时，教师应根据学生的水平和实验难度进行相应的调整，同时尽量注重实践与理论的结合，通过亲自操作，使学生能够更好地理解光的衍射现象和波动性质。

大学物理光的衍射课件CONTENTS •光的衍射现象与基本原理•典型衍射实验及其分析•衍射光栅及其应用•晶体中的X射线衍射•激光全息与光学信息处理•总结与展望光的衍射现象与基本原理01光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。

包括菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射等。

衍射是光波遇到障碍物后产生的偏离直线传播的现象，而干涉是光波叠加产生的加强或减弱的现象。

衍射现象的定义衍射的种类衍射与干涉的区别光的衍射现象惠更斯-菲涅尔原理惠更斯原理介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，即可作为新波源产生球面次波，其后任意时刻这些子波的包迹面就是新的波面。

菲涅尔原理在光传播的过程中，光波前上的每一点都可以看作是新的光源，发出球面次波，这些次波在空间中相遇并相互叠加，形成新的光波前。

惠更斯-菲涅尔原理的意义解释了光的衍射现象，并为波动光学的发展奠定了基础。

03基尔霍夫衍射公式的应用用于计算各种衍射现象的振幅和相位分布，如单缝衍射、双缝干涉等。

01基尔霍夫衍射公式的表达式描述了光波在衍射屏上的振幅分布与观察屏上的振幅分布之间的关系。

02公式中各物理量的含义包括衍射屏上的复振幅分布、观察屏上的复振幅分布、光源到衍射屏的距离、衍射屏到观察屏的距离等。

基尔霍夫衍射公式典型衍射实验及其分析02单缝衍射实验装置与原理01通过单缝的衍射实验，可以观察到光波通过狭窄缝隙后的衍射现象。

实验装置包括光源、单缝、屏幕等部分。

当单色光波通过宽度与波长相当的单缝时，会在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹。

衍射条纹特点02单缝衍射条纹呈现中间亮、两侧暗的特点。

亮条纹的间距随着衍射角的增大而减小，暗条纹则相反。

条纹间距与单缝宽度、光波长以及观察距离有关。

衍射公式与计算03根据惠更斯-菲涅尔原理，可以推导出单缝衍射的公式，用于计算衍射条纹的位置和强度分布。

双缝干涉与衍射实验装置与原理双缝干涉与衍射实验采用双缝作为分波前装置，通过两束相干光波的叠加产生干涉和衍射现象。