光的衍射
教学要求:
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
基本教学过程
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、练习
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例1:关于光的衍射现象,下面说法正确的是
A、红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹
B、白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C、光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
D、光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,不存在光的衍射
例2:用平行的单色光垂直照射到中央有孔的不透明圆板,当孔逐渐减小时,在圆板后面的屏上可以看到什么现象?
例3:下面四种现象中,哪些不是光的衍射现象造成的
A.通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹
B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑
C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子
D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环
说明:
1.课本只要求学生初步了解光的衍射现象,不做理论讨论,因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的.首先,要结合机械波的衍射,使学生明确光产生衍射的条件.
2.除了演示实验外,要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察.包括节后的“做一做”,以及观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔,以小电珠作光源,距光源lm~2m,眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样棗彩色圆环).还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝门4见到的彩色花样可不作解释)等等,以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解.
3.在本节后的阅读材料中提到泊松亮斑——油松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了,可事与愿违,菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战,用实验验证了这个理论结论,实验却成了波动理论极其精彩的实证,菲涅尔为此获得了科学奖金(1819年).这个科学小故事告诉我们,在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用;作为科研工作者,必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度.今天的学习,在掌握知识的同时,也应培养自己这方面的好品质、好作风.
4.应该让学生了解,光的直进,是几何光学的基础,光的衍射现象并没有完全否定光的直进,而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性.
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