1、物 理 选修3-4 人教版新课标导学第十三章 光 第五节 光的衍射知道光的衍射现象及衍射条件 能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析初步了解衍射光栅1 课前预习反馈 2 课内互动探究 3 核心素养提升 4 课内课堂达标 5 课后课时作业 课 前 预 习 反 馈1衍射现象光能够绕过_而到达“阴影”区域的现象。2产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸_或_。光的衍射障碍物 比光波波长小 与光波波长差不多时 1圆孔衍射(1)现象用点光源照射直径较大的圆孔时，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑，这是_的结果。用 点 光 源 照 射 直 径 足 够 小 的 圆 孔 时，在 屏 上 会 出 现 一 些_，这
2、是光发生_的结果。(2)衍射图样的特点明暗相间的_条纹，中央为_亮斑。几种不同的衍射现象光沿直线传播 明暗相间的圆环 衍射 环状 圆形 2单缝衍射的条纹特点(1)中央条纹为_，离中心条纹越远，亮条纹的宽度_，亮度_。(2)狭缝越窄，中央亮条纹_。3圆盘衍射(泊松亮斑)(1)现象用 平 行 光 照 射 一 个 不 透 光 的 小 圆 盘 时，在 圆 盘 阴 影 中 心 出 现 一 个_。(2)衍射图样的特点圆形阴影中心有一_，与小孔衍射图样有明显区别。亮条纹 变窄 变暗 越暗 亮斑 亮斑 1结构有许多等宽的狭缝_排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越_，亮度越_。2衍射图样的特
3、点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变_，亮度_。3衍射光栅的种类_光栅和_光栅。衍射光栅等距离 窄 亮 窄 增加 反射 透射 判一判(1)光的衍射说明光不能沿直线传播。()(2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象。()(4)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。()(5)衍射现象中也有干涉的成分。()选一选(多选)在城市交通中，用红灯表示禁止通行，其原理是()A红光容易产生干涉B红光照射的距离大C红光容易引起人们的视觉反应D红光容易产生衍射解析：红光在可见光中的波长最长，容易发生衍
4、射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应。CD 想一想将一个大的不透明障碍物上的正三角形孔从边长10 cm逐渐减小到零，让阳光从孔中通过，在障碍物后暗箱中的屏上可看到什么现象？解析：开始阶段，孔比较大，在屏上得到一个正三角形亮斑，如图甲所示。随着孔的减小，亮斑也变小；孔再小，在亮斑周围出现一个亮度比较弱的圆，这是小孔成像，如图乙所示。继续减小小孔的尺寸，在光屏上出现彩色的衍射图样，这时是明显的衍射现象；孔再小，光线变弱，直到什么也看不见。课 内 互 动 探 究这是用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一
5、个圆形的亮斑，你知道这是怎样形成的吗？探究一 对光的衍射现象的理解 提示：光的衍射1光的衍射(1)产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。(2)光是一种波光的干涉现象表明光是一种波，由于衍射是波的特点，则光能够衍射，因此，光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播，即发生衍射现象。(3)可见光的波长范围106 m107 m，由发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察。2三种不同的衍射现象(1)单缝衍射单缝衍射图样的特点单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；白光的单缝衍射图
6、样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央的是红光。(2)圆孔衍射单色光的圆孔衍射图样中央亮纹的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低；白光的圆孔衍射图样中央亮纹为白色，周围是彩色圆环。(3)泊松亮斑障碍物的衍射现象各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。特别提醒：只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射
7、图样)、完全黑暗。(多选)(2017浙江省诺丁汉大学附中高二下学期期末)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则下列描述正确的是()A这是利用光的干涉现象B这是利用光的衍射现象C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了BD 解题指导：解此类题时要注意题目所给的信息，如此题中的“激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同”，可立即判断此为衍射现象，再从衍射角度上推断出其他选项的正确性。解析：上述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍
8、射现象越明显，故D也正确。对点训练1(多选)对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是()A只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象B光的衍射现象是光波相互叠加的结果C光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D光的衍射现象说明了光具有波动性ABD 解析：光的衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传播，要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的(只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看成是沿直线传播的)，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故选项C错误。选项A、B、D正确。在光的单缝衍射实
9、验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中，哪些属于光的单缝衍射图样？哪些属于光的干涉图样？探究二 单缝衍射与双缝干涉的比较 提示：单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样。单缝衍射与双缝干涉的比较名称项目单缝衍射双缝干涉产生条件障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小各相邻条纹等间距不同点亮度中间条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等名称项目单缝衍射双缝干涉成因干涉
10、、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者削弱的结果相同点意义干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波特别提醒：(1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列。(2)光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加。(2019北京市昌平区高二下学期期末)一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B与原来不相同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽
11、些C只有一条与缝宽对应的明条纹D无条纹，只存在一片红光解题指导：本题一开始告诉我们产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。B解析：衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现明条纹，但衍射图样的中央明条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱。所以本题正确选项为B。对点训练 2(2019浙江省嘉兴一中、湖州中学高二下学期期中)如图所示的 4 幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对
12、应的是()A双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝B双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝C宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距D窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距A 解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故甲、乙两个是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距 xLd 可知双缝间距越窄，x 越大，故甲是双缝宽间距，乙是双缝窄间距；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而单缝越窄，中央亮条纹越宽，故丙是宽单缝，丁是窄单缝；故选 A。核 心 素 养 提 升易错点：混淆了圆板和圆孔衍射图样而出错如图中单色光照射的不是一个狭缝，并且观察到如图所示的清晰的明暗
13、相间的图样(黑线为暗纹)，那么障碍物是()A很小的不透明的圆板B很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C很大的不透明圆板D很大的中间有小圆孔的不透明的圆板D易错分析：没有分清圆板衍射和圆孔衍射的图样的差别，而错选A。要注意很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在影区的边沿有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。正确解答：圆板衍射和圆孔衍射的图样对比如下表所示：种类异同点 圆板衍射圆孔衍射中心亮斑较小较大亮暗环间距随环的半径增大而减小随环的半径增大而增大背景明亮黑暗不同点相同点均为明暗相间圆环，中心均有亮斑由题图可知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，且越向外，圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故 D 项正确。课 内 课 堂 达 标课 后 课 时 作 业