导入新课 波能绕过障碍物产生衍射。既然光也是一种波,为什么在日常生活中难以观察到光的衍射现象呢?
为什么阳光不能绕过人而产生影子?
第三章 光的干涉、衍射和偏振 3.3 光的衍射
第三章 光的干涉、衍射和偏振 3.3 光的衍射
教学目标 1. 知识与能力 知道光的衍射发生的条件已经试验现象。
2. 过程与方法 3. 情感态度与价值观 学会从物理现象分析推导光的衍射及适用条件的研究方法。 体会科学探究中的光的衍射思想,领悟实际问题中光的衍射现象,形成科学价值观。
教学重难点 知道光的衍射发生的条件,以及衍射现象。
本节导航 光的衍射
光的衍射 我们知道,光的波长很短,只有几百纳米,通常的物体都比它大得多,因此很难看到光的衍射现象,但是当光透射到一条狭缝、一个针孔、一根细丝或一颗小珠时,就可以清楚地看到光的衍射现象。
演示 激光笔发出的激光投射到单缝上,使穿过单缝的光照在墙上或天花板上, 可以观察到亮暗相间的衍射花样。
实验表明 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。
将激光笔发出的激光投射到圆孔上,在孔后的墙面或天花板上可以看到,光所达到的范围会远远超过它沿直线传播所应照明的区域,呈现亮暗相间的衍射花样。
在单缝衍射和圆孔衍射的照片中,都有亮纹和暗纹,这是由于来自单缝或圆孔上不同位置的光,在光屏处叠加后光波加强或削弱的结果,这一道理和两列光波干涉时的道理类似。 如果以白光做衍射实验,得到的亮纹是彩色的,这也是由于不同波长的光在不同位置得到了加强。
P1暗 S1 激光 P亮 S2 d 挡板 屏
大家做 取一枚剃须刀的刀片,折成两片,刀口相对且留一些间隙,构成单缝,用胶贴在圆筒的一端。通过这样的单缝观察灯丝。你能看到什么现象?
操作时要特别小心,不要被刀片割破手指。
实验研究表明 光沿直线传播是一种特殊情况。
结论 光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,衍射现象不明显,也可以近似认为光是沿直线传播的,但是,在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比拟,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象十分明显,这时就不能再说光沿直线传播了。
广角镜 X射线衍射与双螺旋 为了搞清楚DNA的结构,从而确定它在蛋白质中产生什么样的化学作用。这项研究需要什么样的工具呢?
晶体材料是由许多规则排列的原子组成的,它们可以充当X射线的三维衍射光栅。 物理学家布拉格父子首先研究了晶体对X射线的衍射。衍射图样中斑点强度和位置包含着有关晶体的大量信息。他们的工作奠定了X射线晶体结构分析的实验和理论基础,为此,布拉格父子共获1915年诺贝尔物理学奖。
从1915年开始,英国物理学家威尔金斯和弗兰克林研究了DNA的晶体结构,获得了一系列DNA纤维的X射线衍射图样,而美国生物学家沃森和英国生物学家克里克则根据这些数据提出了DNA的双螺旋结构模型。这是生物学史上划时代的事件。它宣告了分子生物学的诞生,标志着生物学已经进入了分子水平。 X射线通过晶体时产生的衍射图样
课堂小结 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。
教材习题答案 1. 解:夜间,闭上一眼,另一眼观察远处的路灯,可看到圆孔衍射条纹。 2. 解:光的单缝衍射,这是由于来自单缝上不同位置的光,在远处叠加后光波加强或削弱的结果,至于得到的亮纹是彩色的,这是由于不同波长的光在不同位置得到加强。