2020春高中人教版物理选修3-4课件：第十三章 第5节 光的衍射
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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
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
答案
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。
答案 A
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答案
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。
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解析
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[变式训练] 如图所示，a、b、c、d 四个图是不同的单色光形成的双缝 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．c、d 是光的干涉图样 C．形成 a 图样的光的波长比形成 b 图样的光的波长短 D．形成 c 图样的光的波长比形成 d 图样的光的波长短
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提示
[规范解答] 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。
(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___□1_4_亮__斑_______，这就是著名的泊松亮斑。
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二、衍射光栅
由许多___□0_1__等_宽_______的狭缝___□0_2_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__□_0_3_变__窄_______，亮度
答案 A
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答案
解析 由单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，B、C、D 错误。
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解析
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( )
④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。
⑤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的现象——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(衍射图样)、完全黑暗。
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(1)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。
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提示
(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。
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②白光的衍射：条纹中间为_□_0_8_白__色__条__纹____，两侧为__□0_9__彩__色_条__纹____。 (2)圆孔衍射：中间是大且亮的_□_1_0_圆__形__亮__斑____，周围分布着明暗相间的 __□1_1__同_心__圆__环____ ， 且 越 靠 外 ， 圆 形 亮 条 纹 的 亮 度 ____□1_2_越__弱______ ， 宽 度 ____□1_3__越__小_____。
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答案
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 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 d。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。
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答案
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、B、D 正确，C 错误。
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解析
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( )
提升训练
对点训练
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．光的干涉 D．光的衍射
答案 D
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答案
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。
第5节 光的衍射
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。
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一、光的衍射
1．光的衍射现象：光能够绕过__□_0_1_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
_____□0_2__比__波__长_小__或__跟__波__长__相__差_不__多______________。
3．几种衍射现象 (1)单缝衍射
① 单 色 光 的 衍 射 ： 条 纹 是 一 些 __□_0_3_明__暗__相__间___ 的 条 纹 ， 中 央 条 纹 ___□0_4_最__宽_______ 、 ____□0_5_最__亮______ ， 离 中 央 条 纹 越 远 ， 亮 条 纹 的 宽 度 ___□0_6_越__小_______，亮度____□0_7_越__低______。
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解析
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
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解析
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．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
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(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。 2．三种衍射图样的比较 (1)单缝衍射图样
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①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。
②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。 ③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，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 ④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))。
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加的结果
答案 D
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答案
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。
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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
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提示
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提升训练
对点训练
课堂任务 光的衍射
1．对光的衍射的理解 (1)衍射现象和衍射条纹 ①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。 ②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。
[完美答案] AC
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答案
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。
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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。
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提示
(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。
___□0_4__增__加______。衍射光栅分为__□0_5_透__射__光__栅____和__□0_6_反__射__光__栅____两类。
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判一判 (1)白光过盛水的玻璃杯，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)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。 (× )
(3)不透光的圆盘的衍射图样 ①中央是亮斑(泊松亮斑)。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 3．单缝衍射与双缝干涉的比较
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4．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)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。
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(2)圆孔衍射图样 ①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。
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
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③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。
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解析
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
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答案 C
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答案
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。
答案 A
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答案
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。
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[变式训练] 如图所示，a、b、c、d 四个图是不同的单色光形成的双缝 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．c、d 是光的干涉图样 C．形成 a 图样的光的波长比形成 b 图样的光的波长短 D．形成 c 图样的光的波长比形成 d 图样的光的波长短
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提示
[规范解答] 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。
(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___□1_4_亮__斑_______，这就是著名的泊松亮斑。
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二、衍射光栅
由许多___□0_1__等_宽_______的狭缝___□0_2_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__□_0_3_变__窄_______，亮度
答案 A
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答案
解析 由单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，B、C、D 错误。
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解析
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( )
④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。
⑤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的现象——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(衍射图样)、完全黑暗。
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(1)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。
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提示
(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。
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②白光的衍射：条纹中间为_□_0_8_白__色__条__纹____，两侧为__□0_9__彩__色_条__纹____。 (2)圆孔衍射：中间是大且亮的_□_1_0_圆__形__亮__斑____，周围分布着明暗相间的 __□1_1__同_心__圆__环____ ， 且 越 靠 外 ， 圆 形 亮 条 纹 的 亮 度 ____□1_2_越__弱______ ， 宽 度 ____□1_3__越__小_____。
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答案
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 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 d。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。
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答案
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、B、D 正确，C 错误。
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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( )
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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．光的干涉 D．光的衍射
答案 D
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答案
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。
第5节 光的衍射
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。
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一、光的衍射
1．光的衍射现象：光能够绕过__□_0_1_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
_____□0_2__比__波__长_小__或__跟__波__长__相__差_不__多______________。
3．几种衍射现象 (1)单缝衍射
① 单 色 光 的 衍 射 ： 条 纹 是 一 些 __□_0_3_明__暗__相__间___ 的 条 纹 ， 中 央 条 纹 ___□0_4_最__宽_______ 、 ____□0_5_最__亮______ ， 离 中 央 条 纹 越 远 ， 亮 条 纹 的 宽 度 ___□0_6_越__小_______，亮度____□0_7_越__低______。
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解析
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
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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．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
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(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。 2．三种衍射图样的比较 (1)单缝衍射图样
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①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。
②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。 ③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，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 ④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))。
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加的结果
答案 D
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答案
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。
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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
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课堂任务 光的衍射
1．对光的衍射的理解 (1)衍射现象和衍射条纹 ①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。 ②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。
[完美答案] AC
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答案
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。
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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。
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提示
(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。
___□0_4__增__加______。衍射光栅分为__□0_5_透__射__光__栅____和__□0_6_反__射__光__栅____两类。
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判一判 (1)白光过盛水的玻璃杯，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)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。 (× )
(3)不透光的圆盘的衍射图样 ①中央是亮斑(泊松亮斑)。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 3．单缝衍射与双缝干涉的比较
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4．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)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。
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(2)圆孔衍射图样 ①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。
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
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③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。
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解析
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
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