2022-2023學(xué)年新教材高中物理 第四章 光 5 光的衍射課件 新人教版選擇性必修第一冊

第四章光5．光的衍射課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道光的衍射現(xiàn)象和產(chǎn)生明顯衍射的條件。2．了解如何通過實(shí)驗(yàn)觀察光的衍射現(xiàn)象，并可以區(qū)分幾種不同的衍射圖樣。3．能解釋日常生活中的衍射并初步了解衍射光柵?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．衍射現(xiàn)象光通過很窄的縫和很小的孔時(shí)，光沒有沿______傳播，它繞過了縫或孔的邊緣，傳播到了障礙物______的地方。2．產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長______，甚至比光的波長______。直線知識點(diǎn)1光的衍射后面相當(dāng)還小1．單縫衍射條紋特點(diǎn)(1)中央條紋為________，離中心條紋越遠(yuǎn)，亮條紋的寬度______，亮度______。(2)狹縫越窄，中央亮條紋__________。2．圓盤衍射(泊松亮斑)(1)現(xiàn)象用平行光照射一個(gè)不透光的小圓盤時(shí)，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個(gè)______。(2)衍射圖樣的特點(diǎn)圓形陰影中心有一______，與小孔衍射圖樣有明顯區(qū)別。亮條紋知識點(diǎn)2衍射圖樣變窄變暗越寬越暗亮斑亮斑1．結(jié)構(gòu)有許多等寬的狹縫________排列起來形成的光學(xué)元件。狹縫的個(gè)數(shù)越多，衍射條紋的寬度越____，亮度越____。2．衍射圖樣的特點(diǎn)與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變____，亮度______。3．衍射光柵的種類______光柵和______光柵。等距離知識點(diǎn)3衍射光柵窄亮窄增加反射透射思考辨析『判一判』(1)光的衍射說明光不能沿直線傳播。 (

)(2)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。

(

)(3)隔著帳?？催h(yuǎn)處的燈，見到燈周圍輻射彩色的光芒，是光的干涉現(xiàn)象。

(

)(4)白光通過盛水的玻璃杯，在適當(dāng)?shù)慕嵌龋煽吹讲噬?，是光的衍射現(xiàn)象。

(

)(5)衍射現(xiàn)象中也有干涉的成分。 (

)×

×

×

×

√

『選一選』(多選)在城市交通中，用紅燈表示禁止通行，其原理是 (

)A．紅光容易產(chǎn)生干涉B．紅光照射的距離大C．紅光容易引起人們的視覺反應(yīng)D．紅光容易產(chǎn)生衍射解析：紅光在可見光中的波長最長，容易發(fā)生衍射，在霧天、雨天、沙塵暴等惡劣天氣里，使司機(jī)和行人都能看到紅燈，避免交通事故的發(fā)生；同時(shí)紅光也容易引起人們的視覺反應(yīng)。CD

『想一想』光遇到小孔、單縫或障礙物時(shí)，衍射現(xiàn)象可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，這種說法對嗎？解析：不對。光遇到小孔、單縫或障礙物時(shí)，衍射現(xiàn)象都會發(fā)生，只有明顯與不明顯的差別。課內(nèi)互動探究探究這是用光射到一個(gè)不透光的小圓形障礙物上形成的影，影的中心有一個(gè)圓形的亮斑，你知道這是怎樣形成的嗎？對光的衍射的理解情景導(dǎo)入提示：光的衍射1．光的衍射(1)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多。(2)光是一種波光的干涉現(xiàn)象已經(jīng)表明光是一種波，由于衍射也是波的特點(diǎn)，則光能夠衍射，因此，光能夠繞過障礙物或通過小孔進(jìn)入陰影區(qū)而傳播，即發(fā)生衍射現(xiàn)象。(3)可見光的波長范圍10－6m～10－7m，由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，光的衍射現(xiàn)象不易觀察。要點(diǎn)提煉2．三種不同的衍射現(xiàn)象(1)單縫衍射單縫衍射圖樣的特點(diǎn)①單色光的單縫衍射圖樣是明暗相間、亮度越來越暗且不等距的條紋，中央是亮紋，亮度大，寬度也大；波長越長，條紋間距越大，中央亮紋越寬；②白光的單縫衍射圖樣中央是白色亮紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央亮紋的色光是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光。(2)圓孔衍射①單色光的圓孔衍射圖樣中央亮紋的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)，越向外，亮環(huán)亮度越低；②白光的圓孔衍射圖樣中央亮紋為白色，周圍是彩色圓環(huán)。(3)泊松亮斑——障礙物的衍射現(xiàn)象各種不同形狀的障礙物也能使光發(fā)生衍射，使影的輪廓模糊不清。若在單色光傳播途中，放一個(gè)較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑。只有圓孔足夠小時(shí)，才能得到明顯的衍射圖樣。在圓孔由較大直徑逐漸減小的過程中，光屏依次得到幾種不同現(xiàn)象——圓形亮斑(光的直線傳播)、光源的像(小孔成像)、明暗相間的圓環(huán)(衍射圖樣)、完全黑暗。特別提醒(多選)抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則下列描述正確的是

(

)A．這是利用光的干涉現(xiàn)象B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了典例1典例剖析BD

思路引導(dǎo)：解此類題時(shí)要注意題目所給的信息，如此題中的“激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同”，可立即判斷此為衍射現(xiàn)象，再從衍射角度上推斷出其他選項(xiàng)的正確性。解析：上述現(xiàn)象符合光的衍射產(chǎn)生的條件，故B正確；由衍射產(chǎn)生的條件可知：絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越明顯，故D也正確。1．(多選)對于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，下列說法正確的是

(

)A．只有障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比甚至比波長還要小的時(shí)候，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象B．光的衍射現(xiàn)象是光波相互疊加的結(jié)果C．光的衍射現(xiàn)象否定了光的直線傳播的結(jié)論D．光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性對點(diǎn)訓(xùn)練ABD

解析：光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性，而小孔成像說明了光沿直線傳播，要出現(xiàn)小孔成像，孔不能太小，光的直線傳播規(guī)律只是近似的(只有在光的波長比障礙物小的情況下，光才可以看成是沿直線傳播的)，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，它們是在不同條件下出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。選項(xiàng)A、B、D正確。探究在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，下列四幅圖片中，哪些屬于光的單縫衍射圖樣？哪些屬于光的干涉圖樣？單縫衍射與雙縫干涉的比較情景導(dǎo)入提示：單縫衍射條紋的特點(diǎn)是中央亮條紋最寬、最亮，雙縫干涉條紋是等間距的條紋，所以a是干涉條紋，b、d是單縫衍射條紋，c是水波的衍射圖樣。單縫衍射與雙縫干涉的比較要點(diǎn)提煉(1)單縫衍射可以理解為若干個(gè)光源的干涉，從而理解條紋相間排列。(2)光波的波長增大，衍射條紋、干涉條紋的寬度都變大。(3)復(fù)色光的衍射或干涉圖樣，可認(rèn)為各單色光單獨(dú)衍射或干涉所成圖樣的疊加。特別提醒

(2020·北京市昌平區(qū)高二下學(xué)期期末)一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋?，F(xiàn)將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到

(

)A．與原來相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來暗些B．與原來不相同的明暗相間的條紋，而中央明條紋變寬些C．只有一條與縫寬對應(yīng)的明條紋D．無條紋，只存在一片紅光典例2典例剖析B

思路引導(dǎo)：本題一開始告訴我們產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象，說明兩縫都很窄，能夠滿足使紅光發(fā)生明顯衍射的條件，擋住一縫后，在屏上得到的是單縫衍射圖樣。解析：衍射圖樣和干涉圖樣的異同點(diǎn)：中央都出現(xiàn)明條紋，但衍射圖樣的中央明條紋較寬，兩側(cè)都出現(xiàn)明暗相間的條紋；干涉圖樣為等間隔的明暗相間的條紋，而衍射圖樣兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋且亮度迅速減弱。所以本題正確選項(xiàng)為B。對點(diǎn)訓(xùn)練A

核心素養(yǎng)提升易錯(cuò)點(diǎn)：混淆了圓板和圓孔衍射圖樣而出錯(cuò)案例

如圖中單色光照射的不是一個(gè)狹縫，并且觀察到如圖所示的清晰的明暗相間的圖樣(黑線為暗紋)，那么障礙物是 (

)A．很小的不透明的圓板B．很大的中間有大圓孔的不透明的圓板C．很大的不透明圓板D．很大的中間有小圓孔的不透明的圓板D

易錯(cuò)分析：沒有分清圓板衍射和圓孔衍射的圖樣的差別，而錯(cuò)選A。要注意很小的不透明的圓板產(chǎn)生的圖樣中心也是亮點(diǎn)，但其周圍有一個(gè)大的陰影區(qū)，在影區(qū)的邊沿有明暗相間的圓環(huán)，它與圓孔衍射的圖樣是不同的。由題圖可知中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越向外，圓形條紋寬度越小，可判斷此圖樣為圓孔衍射圖樣，故D項(xiàng)正確。課堂達(dá)標(biāo)檢測1．(2021·山東省昌樂二中高二上學(xué)期檢測)在學(xué)習(xí)了光的衍射現(xiàn)象后，徐飛回家后自己設(shè)置了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過程中，他在屏上看到的現(xiàn)象是

(

)A．先是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗B．先是圓形亮區(qū)，再是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗C．先是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗D．先是圓環(huán)亮環(huán)，然后圓形亮區(qū)，最后完全黑暗B

解析：在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)孔較大時(shí)，光沿直線傳播，在屏上得到圓形亮斑；當(dāng)孔的直徑減小到與光波的波長相近時(shí)，產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象，屏上將出現(xiàn)明、暗相間的亮環(huán)，當(dāng)孔繼續(xù)減小到完全閉合，沒有光到達(dá)屏上時(shí)，屏上完全黑暗。2．(2020·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)