新人教版高中物理选修3-4第十三章光第5节光的衍射学案

1、第5节光的衍射核心素养定位 >>1 .知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件。2 . 了解如何通过实验观察光的衍射现象并可以区分几种不同的衍射图样。3 .能解释日常生活中的衍射现象并初步了解衍射光栅。Q 4 课前自 主学习 KEQIANZ:一、光的衍射1 .光的衍射现象：光能够绕过口 01障碍物而到达“阴影”区域的现象。2 .产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔、缝的尺寸口 丝比波长小或跟波长相差不多。3 .几种衍射现象(1)单缝衍射单色光的衍射：条纹是一些口 03明暗相间的条纹,中央条纹口 04最宽、坐最亮,离中央条 纹越远，亮条纹的宽度口 06越小,亮度巫越低。白光的衍射：条纹

2、中间为口 08白色条纹,两侧为口更彩色条纹。(2)圆孔衍射：中间是大且亮的口 10圆形亮斑,周围分布着明暗相间的口 上同心圆环,且越靠 外，圆形亮条纹的亮度口 12越弱,宽度E3越小。(3)泊松亮斑：若在单色光传播途中，放一个不透光的圆盘，会发现在阴影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑。二、衍射光栅由许多堂等宽的狭缝坐等距离地排列起来形成的光学元件。和单缝衍射相比，衍射光栅 的衍射条纹的宽度口”变窄,亮度N4增加。衍射光栅分为口 05透射光栅禾口呈反射光栅两类。判一判(1)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。()(2)菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象。()

3、(3)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹。()(4)衍射光栅的图样与单缝衍射相比，衍射条纹的亮度增加，宽度变宽。()提示：(1) X (2) X (3) V (4) X想一想(1)白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点？提示：都是中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。(2)光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？提示：不对。光遇到小孔、单缝或障碍物时，一定发生衍射现象，只是有明显与不明显 之分，无发生与不发生之别。02 K,课堂探究评价 KETANCjTANUUPZJIA =二课堂任务光的衍射回国圃困4 .对光

4、的衍射的理解(1)衍射现象和衍射条纹衍射现象：光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边 缘传播到相当宽的地方的现象。衍射条纹特点：衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、最亮，离中央条纹 越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。(2)光产生明显衍射现象的条件障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或跟波长相差不多。5 .三种衍射图样的比较(1)单缝衍射图样t h)白光中央条纹最亮，越向两边越暗，条纹间距不等。越靠外，条纹间距越小。缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，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，入射光波长越大，单 缝越窄，中央亮条纹的

5、宽度及条纹间距就越大。用白光做单缝衍射时，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(图(b)。(2)圆孔衍射图样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。如图所示。四HL所射圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。用不同色光照射圆孔时，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。白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。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，教学信息分享网光屏依次得到几种不同的现象一一圆形亮斑（光的直线传播）、光源的

6、像（小孔成像）、明暗相间的圆环（衍射图样）、完全黑暗。11卷亮卬 不透光的圆盘的衍射图样中央是亮斑（泊松亮斑）。周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。6 .单缝衍射与双缝干涉的比较项目名称单缝衍射双缝干涉产生条件任何光都能发生频率相同、相位相 同、振动方向相同 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各相邻条纹等间距亮度成因意义中央条纹最亮弓两条纹清晰，亮度基边最暗本相等都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠 加时加强或削弱的结果都是波特有的现象表明光;是一种波7 .衍射光栅(1)衍射光栅的结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。(2

7、)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。(3)衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅。例(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是()A.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射B.白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹C.双缝干涉中也存在衍射现象D.双缝干涉图样与单缝衍射图样中的条纹宽度都是均匀的，只是亮度规律不同bl黑歌翘8 1 (i)光照射到不透明的物体上一定能发生衍射吗？提示：一定能发生衍射，只是有的衍射不明显，我们不易观察到。(2)单色光的单缝衍射条纹与白光的有何不同？提示：单色光的单缝衍射条纹是明暗相间的，白光的单缝衍射条纹中央是白色的，两侧 是彩色的。规

8、范解答光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮斑，是衍射现象，A正确；白光的单缝衍射图样中央是白色条纹两侧是彩色条纹，B错误；双缝干涉中也存在单缝衍射现象，C正确；双缝干涉图样中的条纹宽度是均匀的，单缝衍射图样中的条纹宽度是不均匀的，D错误。完美答案AC|规律*披1区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝 衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄。(2)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹从中央亮条纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。变式训练如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光

9、形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是()A. a、b是光的干涉图样b图样的光的波长短 d图样的光的波长短B. c、d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成D.形成c图样的光的波长比形成答案 A解析 双缝干涉图样的条纹等间距，单缝衍射图样的条纹中央亮条纹最宽，两侧亮条纹 变窄，A正确，B错误；无论是双缝干涉还是单缝衍射，形成的图样中，条纹间距大的波长长,C D错误。03 h课后课后作业 KEHOUKESHIZUOYE=A组：合格性水平训练1 .（衍射现象）点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊， 原因是（）A.光的反射 B .光强太小C

10、.光的干涉 D .光的衍射答案 D解析 这是由于光在刀片边缘处产生衍射现象，在阴影边缘部分有光线到达，从而使其 影子的边缘轮廓变得模糊不清，D正确。2 .（衍射图样的特点）如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯 光源时所看到的四个图象。当狭缝宽度从1.8 mm逐渐变小时，所看到的四个图象的顺序是（）A. abcd B . dcba C . bacd D . badc答案 A解析 当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍 射现象。显然狭缝宽度 1.8 mm远大于光的波长，故不能发生明显的衍射现象，根据光的直线 传播原理，此时我们看到的应该是条纹状

11、的光斑，即图象 a,随狭缝的宽度的减小，光斑的宽 度逐渐减小，在发生明显衍射前看到图象b;当发生明显衍射时，随狭缝的宽度逐渐变小，衍射条纹的宽度逐渐变大，而条纹宽度较小的是c,条纹宽度较大的是 d,所以先观察到 c,再观察到do综上所述，当狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时，我们依次看到的四个图象的顺序是abcd, A 正确。3 .（衍射图样的特点）观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是（）A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C.衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D.以上现象都不会发生 答案 A解析 由单

12、缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越大，衍射现象越不明显，衍射条纹越窄，条纹间距也越小，A正确，日C D错误。4 .（圆孔衍射与圆盘衍射的区别 ）用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是 （）A.用小圆盘时中央是暗的，用小孔时中央是亮的B.用小圆盘时中央是亮的，用小孔时中央是暗的C.中央均为亮点的同心圆条纹D.中央均为暗点的同心圆条纹答案 C解析 小孔或小圆盘的衍射图样，都是一系列明暗相间的圆形衍射条纹，这些条纹是一 系列同心圆，且中央均为亮点，故 C正确。5 .（衍射光栅）（多选）关于衍射光栅，下列说法正确的是 （）A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B

13、 .衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝答案 ABD解析 衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的，分为透射光栅和反射光栅两类，对于透 射光栅来说，当光照到刻痕上时，由于光发生漫反射而不太透光，未刻痕的部分相当于透光 的狭缝，故A、R D正确，C错误。6 .（光的干涉和衍射的区别）关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是（）A.光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B.白光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的C.光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点D.光的干涉和衍射现象都是光波叠

14、加的结果答案 D解析 光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都是光波叠加的结果；从条纹 特点看，虽然在条纹宽度、间距方面有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相 间的，白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，D正确，A、B C错误。7 .（衍射图样的特点）A、B两图是由某单色光分别照射到两个不同的圆孔所形成的图样， 其中图A是光的（填“干涉”或“衍射”）图样。由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径（填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径。答案衍射小于解析 图A是明暗相间的不等间距的圆环，是光的衍射图样。图B出现亮斑，是因为孔径较大，光沿直线传播，所以图A所对应的圆孔的孔径小于图

15、B所对应的圆孔的孔径。B组：等级性水平训练8 .（光的干涉和衍射的区别）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，只是亮条纹比原来暗些B.与原来不相同的明暗相间的条纹，而中央亮条纹变宽些C.只有一条与缝宽对应的亮条纹D.无条纹，只存在一片红光答案 B解析 红光射向双缝时，光屏上呈现了干涉条纹，说明两缝都很窄，能够满足使红光发 生明显衍射的条件，则挡住一条窄缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图 样的异同点：中央都出现亮条纹，但衍射图样中央亮条纹

16、较宽；两侧都出现明暗相间的条纹， 干涉图样两侧为等间距的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的条纹， 且亮条纹的亮度由中央向两侧逐渐减弱，故选B。9 .（衍射图样的比较）如图所示的甲、乙、丙、丁图形中，属于有著名的泊松亮斑的衍射A.甲、丙B .甲、丁C.乙、丙 D .乙、丁答案 A解析 甲图是有泊松亮斑的衍射图样，乙图是圆孔衍射图样，丙图是单缝衍射图样，丁 图是双缝干涉图样， A正确，B、C、D错误。10 .（光的衍射的应用）（多选）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的同样宽度的窄缝规律相同，则（）A.这是利用光的干涉现象B.这是利

17、用光的衍射现象C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了答案 BD解析 当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长时，会发生明显的衍射现象，该 装置利用了光的衍射现象；如果屏上条纹变宽，表明细丝变细，故B、D正确。11 .（折射与干涉、衍射的综合）如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气, 结果有相同的折射角。下列说法正确的是（）A. b光在该介质中的折射率比 a光大B.做单缝衍射实验时，若其他条件相同，用b光产生的中央亮条纹要比用 a光产生的中央亮条纹宽C.用a光更易观测到泊松亮斑D.做双缝干涉实验时，若其他条件相同，用a光产生的干涉图样中的条纹间

18、距要比用b光产生的条纹间距大答案 B解析 由光路图可知，a光偏折程度较大，故其在该介质中的折射率较大，频率较大， 波长较短；b光偏折程度较小，在该介质中的折射率较小，波长较长，易发生衍射，故用 b光 更易观测到泊松亮斑，A、C错误。做单缝衍射实验时，若其他条件相同，波长越长，中央亮纹越宽，所以用 b光产生的中央亮条纹较宽，B正确。做双缝干涉实验时，若其他条件相同，用b光产生的干涉图样中的条纹间距较大，D错误。12 .（综合）（1）（多选）下列说法正确的是（）A.光在任何情况下都能发生明显的衍射现象B.单缝的宽度越小，衍射现象越明显C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象并未否定光的直线传播结论E.阳光下茂密的树阴中地面上的圆形亮斑是太阳的像（2）某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射。若某次观察光的衍射时游标卡尺的示数如图所示，则卡尺两脚间的狭缝