【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：4.5 光的衍射課件

第四章光5．光的衍射課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建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(guò)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。課前預(yù)習(xí)反饋

光的衍射

知識(shí)點(diǎn)

11．衍射現(xiàn)象光通過(guò)很窄的縫和很小的孔時(shí)，光沒(méi)有沿_______傳播，它繞過(guò)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(zhǎng)_______，甚至比光的波長(zhǎng)_______。直線后面相當(dāng)還小衍射圖樣

知識(shí)點(diǎn)

21．單縫衍射條紋特點(diǎn)(1)中央條紋為_(kāi)________，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(pán)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(pán)時(shí)，在圓盤(pán)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。亮條紋越窄越暗越寬越暗亮斑亮斑衍射光柵

知識(shí)點(diǎn)

31．結(jié)構(gòu)有許多等寬的狹縫_________排列起來(lái)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(lèi)_______光柵和_______光柵。等距離窄亮窄增加反射透射思考辨析『判一判』(1)光的衍射說(shuō)明光不能沿直線傳播。(

)(2)陽(yáng)光下茂密的樹(shù)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(jiàn)到燈周?chē)椛洳噬墓饷?，是光的干涉現(xiàn)象。(

)(4)白光通過(guò)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(jué)反應(yīng)D．紅光容易產(chǎn)生衍射解析：紅光在可見(jiàn)光中的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，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(jué)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(shuō)法對(duì)嗎？解析：不對(duì)。光遇到小孔、單縫或障礙物時(shí)，衍射現(xiàn)象都會(huì)發(fā)生，只有明顯與不明顯的差別。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

對(duì)光的衍射的理解情境導(dǎo)入這是用光射到一個(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？提示：光的衍射要點(diǎn)提煉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(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)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)，光能夠衍射，因此，光能夠繞過(guò)障礙物或通過(guò)小孔進(jìn)入陰影區(qū)而傳播，即發(fā)生衍射現(xiàn)象。(3)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)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。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(lái)越暗且不等距的條紋，中央是亮紋，亮度大，寬度也大；波長(zhǎng)越長(zhǎng)，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?chē)遣噬珗A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都能使光發(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(huì)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(guò)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。典例剖析

(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(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)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1BD思路引導(dǎo)：解此類(lèi)題時(shí)要注意題目所給的信息，如此題中的“激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)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?gòu)难苌浣嵌壬贤茢喑銎渌x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。(多選)對(duì)于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，下列說(shuō)法正確的是()A．只有障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比差不多甚至比波長(zhǎng)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(shuō)明了光具有波動(dòng)性對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?ABD解析：光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性，而小孔成像說(shuō)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(zhǎng)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

單縫衍射與雙縫干涉的比較情境導(dǎo)入在光的單縫衍射實(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？提示：?jiǎn)慰p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。要點(diǎn)提煉單縫衍射與雙縫干涉的比較名稱項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多時(shí)才有明顯的現(xiàn)象頻率、振動(dòng)方向相同，相位差恒定的兩列光波相遇疊加條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等名稱項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋間距各相鄰條紋間距不等，越靠外條紋間距越小各相鄰條紋等間距亮度中間條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點(diǎn)成因干涉、衍射都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或者削弱的結(jié)果意義干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波(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(zhǎng)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。典例剖析

(2023·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(guò)一條窄縫，則在光屏上可以看到(

)A．與原來(lái)相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來(lái)暗些B．與原來(lái)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(duì)應(yīng)的明條紋D．無(wú)條紋，只存在一片紅光典例2B思路引導(dǎo)：本題一開(kāi)始告訴我們產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象，說(shuō)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。(2022·浙江省嘉興一中、湖州中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示的4幅明暗相間的條紋，分別是紅光經(jīng)過(guò)間距不同的雙縫及寬度不同的單縫所形成的。則在下面的四幅圖中(甲、乙、丙、丁)依次對(duì)應(yīng)的是(

)A．雙縫寬間距，雙縫窄間距，寬單縫，窄單縫B．雙縫窄間距，雙縫寬間距，窄單縫，寬單縫C．寬單縫，窄單縫，雙縫寬間距，雙縫窄間距D．窄單縫，寬單縫，雙縫窄間距，雙縫寬間距對(duì)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(méi)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?chē)幸粋€(gè)大的陰影區(qū)，在陰影區(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。正確解答：圓板衍射和圓孔衍射的圖樣對(duì)比如下表所示：種類(lèi)異同點(diǎn)圓板衍射圓孔衍射不同點(diǎn)中心亮斑較小較大亮暗環(huán)間距隨環(huán)的半徑增大而減小隨環(huán)的半徑增大而增大背景明亮黑暗相同點(diǎn)均為明暗相間圓環(huán)，中心均有亮斑由題圖可知中央是大且亮的圓形亮斑，周?chē)植贾靼迪嚅g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(cè)1．(2023·山東省昌樂(lè)二中高二上學(xué)期檢測(cè))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(guò)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(guò)程中，當(dāng)孔較大時(shí)，光沿直線傳播，在屏上得到圓形亮區(qū)；當(dāng)孔的直徑減小到與光波的波長(zhǎng)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(méi)有光到達(dá)屏上時(shí)，屏上完全黑暗。故B正確。2．(2023·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)期檢測(cè))關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識(shí)的論述中，正確的是(

)A．甲圖是光的干涉圖樣B．乙圖是光的衍射圖樣C．丙圖是利用光的折射原理D．丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率C解析：甲圖是光的衍射圖樣，乙圖是光