高中物理 第十三章 光 5 光的衍射名师导航学案 新人教版选修3-4(2021年最新整理)

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2、 5 光的衍射名师导航学案 新人教版选修3-4的全部内容。65 光的衍射名师导航知识梳理1.单缝衍射：单色平行光照射一条狭缝,当狭缝较宽时，光沿_传播，在光屏上产生一条宽度跟单缝的亮区，但当缝宽很小时，尽管亮区的_有所减小，但是_反而增大了，这表明光经过单狭缝时，并没沿直线传播，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,而且狭缝越窄,衍射在光屏上产生的中央亮条纹越_.2.圆孔衍射：用点光源照射某一挡板上的圆孔，当圆孔直径较大时，在光屏上得到一个圆形亮斑，其直径大小与按光的_作图得到的直径相同。但是，当圆孔缩小到足够小时，在光屏上出现明暗相间的圆环，光在屏上所能达到的区域远远_光

3、按直线传播时所应照亮的区域，这也就是光的衍射现象。3。光发生明显衍射的条件:障碍物、小孔和狭缝的尺寸可以与光的波长_,或者比光的波长_时,光才能产生明显的衍射现象，即光不再沿直线传播.通常情况下，光的波长很小（只有十分之几微米)，而一般障碍物的尺寸_光的波长,故观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的。 知识导学 本节内容主要包含了三个知识点，即单缝衍射、圆孔衍射和发生明显衍射的条件，在对本节内容进行学习时，明确衍射现象的产生条件。同时，我们应该知道衍射是光的一种本性，衍射和干涉是波所具有的特性.我们要认识光的干涉和光的衍射的区别,加深对所学知识的理解.疑难突破1.理解单缝衍射图样

4、 剖析：(1）单缝衍射图样：单色光的单缝衍射图样是相互平行的明暗条纹，但各条纹的宽度和亮度不同，中央亮条纹最亮最宽，从中央亮条纹向外，亮纹的亮度和宽度迅速减小.（下面是对单缝衍射和双缝干涉图样的比较） 说明：缝变窄，通过的光能变少，而光能分布的范围变宽，所以亮纹的亮度降低. 中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关,入射光波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距离就越大。 用白色光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光.图135-1（2）用单色光照射狭缝，在狭缝较宽时，屏上出现一段亮条纹，且缝

5、越窄，亮条纹也越窄,因为此时狭缝宽度比波长大很多,光是沿直线传播的；当狭缝很窄时,屏中央出现一条比狭缝宽度大很多的亮条纹，两侧出现明暗相间，但间距和亮度不等的条纹；当狭缝更窄时，中央亮条纹更宽，两侧的亮条纹离中央亮条纹更远，产生了明显的衍射现象.2.光的干涉和光的衍射的比较剖析：（1)双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是极多且复杂的相干光的叠加。(2)单缝衍射时，照射光的波长越长，中央亮纹越宽，衍射和干涉都能使白光分色，且中央白光的边缘均呈红色.（3）干涉和衍射的图样有相似之处，都是明暗相间的条纹.只是干涉条纹中各条纹宽度和亮度基本相同，衍射

6、条纹中各条纹宽度和亮度均不等，中央亮纹最宽、最亮。典题精讲【例1】 某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后,总结出以下几点,你认为正确的是（ ）a.若狭缝与灯泡平行,衍射条纹与狭缝平行b.若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直c.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关d.衍射条纹的间距与光的波长有关思路解析：若狭缝与线状灯平行,衍射条纹与狭缝平行且现象明显，故a项对。若狭缝与线状灯垂直，衍射现象不明显，故b项错.狭缝越窄，条纹越疏，故c项对。波长越长，条纹间距越大,故d项对。答案：acd绿色通道：衍射条纹的疏密程度与缝宽有关,缝越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波

7、长越长,间距越大.变式训练:如图13-52所示是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过单狭缝后形成的_图样，从照片（1）和（4)的图样分析可知，游标卡尺两测脚间的宽度是由_变_的，照片（4）中间条纹的颜色就是_色.图1352答案：衍射宽窄白【例2】下列说法中正确的是( ）a.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 b.光的频率越大，波长越长c。光的波长越长，光子的能量越大 d。光在真空中的传播速度为3.00108 m/s思路解析：干涉和衍射现象是波特有的现象.光既然也会发生干涉和衍射,则可推断光具有波动性,故a正确.光波的波长决定于频率f和波速v,即=

8、,故b错.光子的能量决定于频率，并不取决于波长，故c错。由实验可知光在真空中的传播速度为3。00108 m/s,故选项a、d正确.答案：ad绿色通道：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别：双缝干涉条纹是等间距、等亮度的，而单缝衍射条纹除中央明条纹最宽最亮外，两侧条纹亮度、宽度逐渐减小.变式训练：关于光的干涉、衍射及其应用，下列说法中正确的是（ ）a。在光的干涉和衍射现象中，都出现亮暗相间的条纹或彩色条纹，因此干涉现象和衍射现象是相同的b。水面上的油层在阳光的照射下出现彩色条纹是干涉现象，泊松亮斑是衍射现象c.增透膜增加透射光，减少反射光是利用了光的干涉d。激光防伪商标,看

9、起来是彩色的,这是光的干涉现象思路解析：光的干涉和衍射虽然有很多共性，但属于不同的光现象，a错误。油膜的彩色条纹是薄膜干涉产生的，泊松亮斑是很小的圆斑,是光衍射产生的，b正确。增透膜的作用是增加透射光的强度，减小反射光的损失，厚度应等于光波在膜中波长的，其原理利用了光的干涉，正确.激光防伪商标的彩色条纹是薄膜干涉引起的,正确.答案:bcd 问题探究 问题：学完本节知识后，小明设计了如下一个实验,来观察光的衍射条纹,请试试看它的方法是否可行,并思考总结产生衍射现象的条件. 导思：（1)在此前章节的学习中,我们对单色光与复色光已经有了深刻的了解，请同学们认真思考一下，此实验中我们用到的光源白炽灯所发出的光，属于单色光还是复色光，若换用另一种色光做此实验，结果有何不同？(2）为了能够清楚地观察到衍射条纹，灯丝的背景要尽量选得暗淡些，避免产生过强的反射光，影响观察效果.此外,还应注意狭缝与光源间距的选择要恰当。 探究：实验器材 长直灯丝的白炽灯泡（或日光灯)、电源、游标卡尺、导线若干. 实验步骤（1）用具有长直灯丝的白炽灯(或较远距离的日光灯代替)作线状光源,将其水平固定.(2)调节游标卡尺两脚间的距离,形成一个0.5 mm的狭缝.（3)在距灯丝几米远处，使游标卡尺的狭缝与直灯丝平行，眼睛靠近狭缝观察光源。(4)调节狭缝的宽度，使狭缝宽度分别为0.6