5 光的衍射 (2)
高中物理选修3-4第五章3光的衍射与偏振及激光
学习探究区
一、光的衍射 二、光的偏振
一、光的衍射
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问题设计
唐代诗人王维的诗句“空山不见人，但闻人语响”描写了一种常
见的“闻其声而不见其人”的物理现象.这种现象是如何形成的
呢？为什么声波容易发生衍射现象而光波不容易发生衍射现象呢？
答案 诗句中描写的是声波的衍射现象.
声波的波长较大，与日常生活中的物体可以相比，很容易发生明
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3.(对光的偏振的理解)将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏灯 的前面，眼睛通过偏振片看到的光很弱.如果将其中一个偏振 片旋转180°，在旋转过程中会观察到( ) A.灯光逐渐增强，然后逐渐减弱 B.灯光强度保持不变 C.灯光逐渐增强，没有减弱现象 D.灯光逐渐增强，再减弱，然后增强到最亮
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一、光的衍射
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(2)圆孔衍射图样的特点： ①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的 不 等距 (填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越 低 . ②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色 ，周围是 彩色 圆环. (3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象 ①在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中 心有一个 亮斑 ，这就是著名的泊松亮斑. ②图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有
典例精析 二、对光的偏振的理解
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A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转
过的角度等于α D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转
过的角度等于α
典例精析 二、对光的偏振的理解
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解析 因为未放糖溶液时，A、B的偏振方向一致，故A、B间不 放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到 达O.当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的 偏振光振动方向转动了一定角度，不能再通过B，A对，B错. 但当B转过一个角度，恰好使偏振片方向与经过糖溶液后的偏振 光振动方向一致时，O处光强为最强，故B的旋转角度即为糖溶 液的旋光度.所以C对.同理D也对. 答案 ACD
《第四章 5 光的衍射》教学设计教学反思
《光的衍射》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解光的衍射现象，掌握单缝衍射和圆孔衍射的基本规律。
2. 能够运用数学知识计算衍射条纹间距，并分析衍射条纹的形状和方向。
3. 培养观察能力和思考能力，增强对科学的探索精神。
二、教学重难点1. 教学重点：理解光的衍射原理，掌握单缝衍射和圆孔衍射的基本规律。
2. 教学难点：运用数学知识计算衍射条纹间距，并分析衍射条纹的形状和方向。
三、教学准备1. 准备教学PPT和相关视频素材。
2. 准备单缝、圆孔等实验器械，确保实验效果明显。
3. 准备计算衍射条纹间距所需的数学工具和公式。
4. 设计问题引导教室讨论和思考，确保学生充分理解光的衍射现象和规律。
四、教学过程：一、导入通过一些生活中常见的光学现象，如：光导纤维通信、阳光下茂密树林的地面光斑、雨后天空中的彩虹等等，提出问题：这些现象背后隐藏的物理原理是什么？从而引出本堂课的主题——光的衍射。
二、新课讲解1. 介绍光的衍射现象：当光在传播过程中遇到障碍物时，光的一部分会绕过障碍物继续传播，这种现象就叫做光的衍射。
2. 演示实验：通过实验观察光的衍射现象，如应用单缝或者单丝来观察光的衍射条纹。
3. 讲解衍射原理：光的衍射是由于光的波动性和在障碍物尺寸遥小于光波波长时发生的现象。
具体来说，光会绕过障碍物边缘，在障碍物后面形成亮区和暗区。
4. 讲解衍射的应用：如光导纤维通信、光学仪器制造、艺术品雕刻等领域中都有光的衍射的应用。
三、学生活动1. 让学生自己动手制作简单的衍射实验装置，观察并记录实验结果。
2. 让学生思考并讨论衍射现象在实际生活中的应用，并尝试诠释这些应用背后的物理原理。
四、教室小结1. 总结本堂课的主要内容：光的衍射现象、原理和应用。
2. 强调光的衍射在生活中的应用及其重要性。
五、作业安置1. 完成相关练习题。
2. 观察并记录生活中其他光学衍射现象，并尝试诠释其原理。
六、教学反思本堂课的教学效果如何？学生对光的衍射现象、原理和应用掌握得如何？在教学过程中有哪些亮点和不足的地方？如何改进和提高今后的教学效果？这些问题都需要教师在课后进行深入的教学反思。
5光的衍射
E(P)
E(P)=0
5.3 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 5.3.1 两类衍射现象的特点
1.菲涅耳衍射
光源或接收屏或两者距衍射屏有限远,以致入射 波的波面曲率不可忽略时的衍射.
若在离Σ 很近的 K1 处观察透过的光,可以看作是圆孔 的投影,这时光的传播大致可以看作是直线传播.
M
K1
K2
K3
K4
几何投影区 菲涅耳衍射区 夫朗禾费 衍射区
(上式椭圆积分)
3.夫琅和费近似
继续展开
r z1
x x1 2 y y1 2
2z1
x1 x y1 y x 2 y 2 x12 y12 z1＋ ... z1 2z1 2z1
取前三项 近似条件为:
x1 x y1 y x 2 y 2 r z1＋ z1 2z1
在 K2、K3 及其前后的范围内的衍射现象称为菲涅耳 衍射,而在很远处(如 K4 面上)的衍射现象称为夫朗和费 衍射.
M K1 K2 K3 K4
几何投影区 菲涅耳衍射区 夫朗禾费 衍射区
近场、远场的划分是相对的,对一定波长的光来说, 衍射孔径愈大，相应的近场与远场的距离也愈远.
5.3.2 两类衍射的近似计算公式
单独使用
单独使用 E1(P)
E2(P)
由巴俾涅原理可得到如下两个结论： 1.若 E1(P) = 0,则 E2(P) = E(P) .即放臵一个屏时,相 应于光场为零的那些点,在换上它的互补屏时,光场 与没有屏时一样. 2.若 E(P) ＝0,则 E1(P) ＝－E2(P).即在 E(P) ＝0 的 那些点,E1(P) 和 E2(P) 的相位差为 ,而两者在P点 的光强度相等.
2024-2025学年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版选修3-4
八、作业评价
1.作业批改：对学生的作业进行认真批改，了解学生对光的衍射现象的掌握程度，及时发现学生的不足之处。
2.作业点评：对学生的作业进行点评，鼓励学生继续努力，对学生的优点给予肯定，对学生的不足之处给予指导。
最后，我注意到学生在课堂讨论中参与的积极性不高，这可能是因为我没有提供足够的问题来激发学生的思考。因此，我计划在未来的教学中设计更多的问题和讨论环节，以激发学生的思考和参与度。
板书设计
1.光的衍射现象的定义：
-光的衍射现象定义：当光遇到障碍物时，光波会绕过障碍物继续传播的现象。
2.衍射现象的条件：
-衍射现象条件：孔径或障碍物尺寸小于或相当于光波的波长，或者孔径或障碍物尺寸与光波波长相近。
教师备课：
深入研究教材，明确光的衍射教学目标和光衍射重难点。
准备教学用具和多媒体资源，确保光衍射教学过程的顺利进行。
设计课堂互动环节，提高学生学习光衍射的积极性。
（二）课堂导入（预计用时：3分钟）
激发兴趣：
提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入光衍射学习状态。
回顾旧知：
简要回顾上节课学习的光的基本概念和波动理论，帮助学生建立知识之间的联系。
解答：
光的衍射现象在实际应用中非常广泛。例如，在激光技术中，激光束通过透镜或狭缝时会产生衍射现象，这被用于调整激光束的传播方向和聚焦。在光纤通信中，光的衍射被用于增加光信号的传输距离和容量。在显微镜和望远镜中，衍射现象被用于放大和观察微小物体。此外，光的衍射还被应用于光学传感器、光学成像技术以及光学显示技术等领域。
08光的衍射二解答
P
j
o
f
Q
3d d k 30 2 2
5.1 k 1.7
观察到k=0，±，-3， -5共5条明纹
光的衍射（二） 第十一章 光学 3．波长范围在450～650 nm之间的复色平行光垂直照 射在每厘米有5000条刻线的光栅上，屏幕放在透镜的 焦面处，屏上第二级光谱各色光在屏上所占范围的宽 度为35.1 cm．求透镜的焦距f． (1 nm=10-9 m) 解：光栅主极大 d sin k (k 0,1,2,) 1 k xk OQ f tan f tan[sin ( )] d 7
光栅主极大 d sin k
(k 0,1,2,) 1 k xk OQ f tan f tan[sin ( )] d
L
P
Q
a b
o
f
400107 x11 50 tan[sin ( )] 2.00cm 3 1.0 10 7 1 76010 x12 50 tan[sin ( )] 3.81cm 3 1.0 10
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光的衍射（二）
第十一章 光学
5*．一平面透射多缝光栅，当用波长1=600nm的单 色平行光垂直入射时，在衍射角=30°的方向上可以看 到第2级主极大，并且在该处恰能分辨波长差=5×10-3 nm的两条谱线．当用波长2=400 nm的单色平行光垂直 入射时，在衍射角=30°的方向上却看不到本应出现的 第3级主极大．求光栅常数d和总缝数N，再求可能的缝 宽a。（不作要求） 解： 光栅主极大 d sin k (k 0,1,2,)
d sin j k (k 0,1,2,)
两光明纹重合处
d sin j k11 k22 440k1 660k2
第十三章第5节《光的衍射》教案
13.5光的衍射【教学目标】(一)知识与技能1、知道光的衍射现象，及光通过狭缝和圆孔的衍射条纹特点，知道光产生明显衍射的条件。
2、能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析，能区别干涉条纹和衍射条纹(二)过程与方法引导学生与以前学过的机械波的衍射进行类比，进行自主学习，再通过演示实验结合投影片分析讲解，启发学生积极思考思考、培养学生观察能力、想象力、动手能力及分析和解决问题的能力。
(三)情感态度与价值观通过光的衍射现象的观察，再次提高学生在学习中体会物理知识之美；另外通过学习让学生知道科学研究必须重视理论的指导和实践的勤奋作用；【教学重点与难点】光的衍射条纹特点及发生明显的光的衍射现象的条件。
光的干涉条纹和衍射条纹的异同。
【教学过程】（一）引入1、在上一节中，我们通过杨氏干涉实验学习了光的干涉，证明了光是一种波，托马斯·杨是怎样解决相干光源的问题的？2、若用红光来做干涉实验，观察到的干涉图样是怎样的？3、相邻两条明（暗）条纹中线的间距与哪些因素有关？师：既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?我们这节课就来解决这个问题。
（二）新课教学一、光的衍射现象提问1：什么是波的衍射？提问2：产生明显的波的衍射要具备什么样的条件？可见光的波长约是多少？（波产生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多；可见光的波长只有十分之几微米）引导学生根据以上知识，思考：怎样才能观察光的衍射现象？设置实验装置。
（必须使点光源（或线光源）发出的光通过非常小的孔（或是非常窄的狭缝））师（小结）：从前面讲的光的干涉实验知道，光的波长很短，只有十分之几微米，通常的物体都比它大得多，因此很难看到光的衍射现象．但是只有当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，才可以清楚地看到光的明显衍射现象．[做一做]：用两只笔平行放置观察日光灯，逐渐减小两只笔之前的缝的宽度，有什么现象发生？为什么会观察到彩色条纹呢？光的单缝衍射演示：我们用实验进行观察．在不透光的挡板上安装有一个宽度可以调节的狭缝，缝后放一个光屏(图19－13)．用平行单色光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线方向通过狭缝，在屏上产生一条跟缝宽相当的亮线．但是，当缝调到很窄时，尽管亮线的亮度有所降低，阴影区和亮区的边界变得模糊；继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区，屏幕上出现明暗相间的衍射条纹．这表明，光没有沿直线传播，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．对比单缝衍射图样，总结单缝衍射条纹的特征（引导学生归纳）1、光的单缝衍射（1）条纹特征：明暗相间的条纹。
高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第四章光第5节光的衍射课件
第四章
第5 节
光的衍射
学习目标
1. 了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 2. 知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会关系。 3. 通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题。
引入
我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。 既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说 “光沿直线传播”呢？
②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，两 边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光 是紫光，最远离中央的是红光。
资料
单缝衍射示意图
单缝衍射产生的图样
白光的单缝衍射条 纹
2.圆孔衍射 (1)现象 ①用点光源照射直径较大的圆孔时，在屏上会出现一 个明亮的圆形光斑，这是光沿直线传播的结果。 ②用点光源照射直径足够小的圆孔时，在屏上会出现 一些明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。
3.用单色光照射一障碍物，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么该障碍物是（ D ） A.很小的不透明的圆板 B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板 C.很大的不透明圆板 D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
解析：由题图可知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，且越向外， 圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D正确；有的同学误选A，要注意 很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在阴影区的 边缘有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。
泊松亮斑
红色激光的圆孔衍射图样
干涉现象与衍射现象的区别
产生条件
干涉现象
频率相同的两列 相干光相遇叠加
《物理光学》第五章：光的衍射
§4－1平行平板的多光束干涉 内容回顾
§4－1平行平板的多光束干涉
一、干涉场的强度公式 爱里公式： 爱里公式：
I
(r )
I =
(i )
F sin
2
δ
2
2
1+ F sin
δ
2
I
(t )
I =
(i )
1
式中
F=
δ 1+ F sin 2
2
(1− R)
4R
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
δ=
4π
λ
nhcosθ
§5－1 惠更斯－ 惠更斯－菲涅尔原理
§5－1惠更斯－菲涅尔原理 惠更斯－
一、惠更斯原理： 惠更斯原理： 1690年，惠更斯在其著作《论光》 1690年，惠更斯在其著作《论光》中提出假 设：“ 设：“波前上的每一个面元都可以看作是一 个次级扰动中心，它们能产生球面子波” 个次级扰动中心，它们能产生球面子波”， 并且：“ 并且：“后一时刻的波前的位置是所有这些 子波前的包络面。” 子波前的包络面。” 这里，“波前” 这里，“波前”可以理解为：光源在某一时 刻发出的光波所形成的波面（等相面）。 “次级扰动中心可以看成是一个点光源”， 次级扰动中心可以看成是一个点光源” 又称为“子波源” 又称为“子波源”。
−
(∆λ)S⋅R
=
λ
2h
§4－2法布里－珀罗干涉仪 法布里－ 和陆末－ 和陆末－盖尔克板
此值为标准具所能测量的最大波长差。 标准具的另一重要参数为能分辨的最小波 长差→ 长差→分辨极限 。 __ 称为分辨本领 分辨本领。 分辨极限 (∆λ)m , 比值 λ 称为分辨本领。 (∆ 分辨本领与判据有关： λ)m 按两个波长的亮条纹叠加的结果，只有当 它们的合强度曲线中央的极小值低于两边 极大值的81%时才能被分辨开，可计算出， 极大值的81%时才能被分辨开，可计算出， 标准具的分辨本领为 标准具的分辨本领为 λ = 2πm s = 0.97ms (∆λ)m 2.07π
第五节光的衍射
第五节光的衍射第五节光的衍射新知预习1.光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物⽽照射到阴影区域的现象叫做____________.2.障碍物、⼩孔和狭缝的尺⼨与光的光的波长____________，或者⽐光的波长___________时，光才能产⽣明显的衍射现象.通常情况下，光的波长很⼩，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.3.由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器叫____________，分为___________和____________两种.典题·热题知识点⼀光的衍射及发⽣明显衍射的条件例1在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（）A.将⼊射光由黄⾊换成绿⾊，衍射条纹间距变窄B.使单缝宽度变⼩，衍射条纹间距变窄C.换⽤波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D.增⼤单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽解析：当单缝宽度⼀定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越⼤；当光的波长⼀定时，单缝宽度越⼩，衍射现象越明显，条纹间距越⼤；光的波长⼀定、单缝宽度也⼀定时，增⼤单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽.故选项A、C、D正确.答案：ACD⽅法归纳通过光屏观察衍射条纹与⽤眼睛直接观察衍射条纹的情况是有所不同的.单缝到屏的距离增⼤时，屏上条纹间距变⼤，亮度变弱，条纹数⽬不变（屏⾜够⼤）；如果⽤眼睛直接观察，眼睛必须靠近单缝，当略微增⼤眼睛与单缝距离时，观察到的条纹间距也会略⼤，⽽条纹数⽬将减少，因为眼睛的受光⾯很⼩（相当于光屏很⼩），所以当眼睛与单缝的距离过⼤时，就观察不到衍射条纹.例2某同学把卡尺间的窄缝调节到0.5 mm去观察某⼀线光源，看到了彩⾊条纹.他把缝的宽度增加到0.8 mm，再观察同⼀光源，看到的现象是但亮度增⼤.若他把缝的宽度减⼩到0.2 mm，则看到的现象是_____________________________________.这说明在衍射现象中，衍射图样条纹的宽度及亮度与______________有关，当其_____________时，衍射现象更为明显.解析：当窄缝宽度变窄时，它和光波的波长越接近，衍射现象越明显，同时通过窄缝的光能越少，到达光屏上的宽度越宽，亮度就越弱.答案：彩⾊条纹变窄彩⾊条纹变宽但亮度减弱单缝宽度变窄知识点⼆波的衍射与其他现象的⽐较研究例3如图13-5-3所⽰，A、B两幅图是由单⾊光分别射到圆孔⽽形成的图象，其中图A 是光的_________________（填“⼲涉”或“衍射”）图象.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.图13-5-3解析：A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，只有障碍物或孔的尺⼨和光波波长相差不多时，才能发⽣明显的衍射现象.图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7的数量级上，所以图A对应的圆孔的孔径⽐图B所对应的圆孔的孔径⼩.图B的形成可以⽤光的直线传播解释.答案：衍射⼩于巧解提⽰光发⽣明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺⼨和光波波长相差不多，⽽当障碍物或孔的尺⼨⽐光波波长⼤得多时，衍射现象不明显.例4声波⽐光波容易产⽣明显的衍射，原因是（）A.声波是纵波，光波是横波B.声波是机械波，光波是电磁波C.⼀般障碍物尺⼨跟声波波长相近⽽⽐光波波长⼤得太多D.声波必须通过介质传播，⽽光波可以在真空中传播解析：产⽣明显的衍射现象的条件是障碍物或孔的尺⼨能与波长相近，声波的波长⽐光波的波长⼤，与⼀般障碍物尺⼨相近，容易满⾜衍射条件，因⽽容易产⽣明显的衍射.正确答案选C项.答案：C⽅法归纳能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺⼨能跟光的波长相⽐甚⾄⽐光的波长还要⼩，由于可见光的波长⼀般为数千埃，⽐普通障碍物尺⼨⼩得多，所以光波的衍射现象观察起来稍难⼀些.例5⽤⼀单⾊光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列⼏种情况中，在⼩孔后⾯的光屏上各看到什么现象？(1)⼩孔的直径为1 cm；(2)⼩孔的直径为1 mm；(3)⼩孔的直径为0.5 µm.解析：⼩孔的直径⼤⼩决定屏上现象.当孔的直径较⼤，⽐光的波长⼤的多，此时光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很⼩，可以与光波的波长相差不多时，光的衍射现象明显.答案：(1)当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑.这是光沿直线传播的结果.(2)当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单⾊光源倒⽴的像，这是⼩孔成像，也是光沿直线传播的结果.(3)当圆孔的直径为0.5 µm时，在光屏上能看到明暗相间的圆环.这是由于⼩孔尺⼨与光波的波长差不多，光发⽣衍射的结果.巧解提⽰我们在观察光的衍射实验时，当缝（或孔）的线度逐渐变⼩时，在光屏上可以看到光斑先逐渐变⼩进⽽⼩孔成像，然后⼜出现明暗相间的条纹（圆环）.继续使缝（或孔）变⼩，明暗条纹（圆环）的宽度和间距会随之变⼤，从⽽体现量变引起质变的规律.进⽽认识到，任何规律都有其适⽤条件.光的直线传播只是⼀条近似的规律，只有在光的波长⽐障碍物或孔的线度⼩得多的情况下，才可以看成是沿直线传播的.⾃主⼴场我夯基我达标1.汽车在⾏驶时常会滴下⼀些油滴，滴下的油滴在带⽔的路⾯上会形成⼀薄层油膜，并呈现出彩⾊，这是由于（)A.光的⾊散B.空⽓的折射C.光的⼲涉D.光的衍射思路解析：油滴在带⽔的路⾯上形成⼀层薄油膜，并呈现出彩⾊，是薄膜⼲涉，所以选C.答案：C2.让太阳光垂直照射到⼀块遮光板上，板上有⼀个⾃由收缩的三⾓形孔，当此三⾓形孔缓慢地变⼩直到闭合时，在孔后的屏上先后出现（)A.由⼤到⼩的三⾓形光斑，直⾄光斑消失B.由⼤到⼩的三⾓形亮斑，明暗相间的彩⾊条纹，直⾄条纹消失C.由⼤到⼩的三⾓形光斑，明暗相间的⿊⽩条纹，直⾄⿊⽩条纹消失D.由⼤到⼩的三⾓形光斑，⼩圆形光纹，明暗相间的彩⾊条纹，直⾄条纹消失思路解析：发⽣明显衍射的条件是：光波传播过程中碰到的障碍物或⼩孔要⽐波长⼩或相差不多.由于光波波长很短，约在10-7 m的数量级上，在三⾓形孔由⼤到⼩的改变过程中，光⾸先按直线传播，当三⾓形的⼤⼩和光波相差不多时，发⽣光的衍射，呈现彩⾊条纹，直到最后三⾓形闭合，则条纹消失，故选D.答案：D3.⼈隔着墙说话，能听见声⾳⽽看不见⼈，下列说法中解释正确的是（)A.光波是电磁波，⽽声波是纵波B.光波是横波，⽽声波是机械波C.光速太⼤D.声波波长⼤，光波波长⼩思路解析：由于声波的波长长，能够发⽣明显的衍射现象，因此墙内的⼈能听到声⾳，⽽光波的波长短，不能发⽣明显的衍射现象，因此墙内的⼈看不到喊话的⼈.答案：D4.下列关于光的现象的说法中正确的是（)A.⽤⽩光做双缝⼲涉实验时，屏上从中央条纹向外，紫光的亮条纹偏离中央的距离最⼤B.⽩光单缝衍射时，偏离中央亮条纹远的是红光C.⽩光经三棱镜折射发⽣⾊散，红光偏向⾓最⼤D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫⾊，说明增透膜增强了对淡紫⾊光的透射思路解析：由于红光波长最长，故其偏离中央亮条纹最远.答案：B5.如图13-5-3所⽰，A、B两幅图是由单⾊光分别⼊射到圆孔⽽形成的图象，其中图A是光的________（填“⼲涉”或“衍射”）图象.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.图13-5-3思路解析：考查光的衍射图样及发⽣衍射的条件.只有障碍物或孔的尺⼨⽐光波波长⼩或跟波长相差不多时，才能发⽣明显的衍射现象.图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7 m数量级上，所以图A对应的圆孔径⽐图B所对应的圆孔的孔径⼩，图B的形成可以⽤光的直线传播来解释，故A 孔径⼩于B孔径.答案：衍射⼩于6.图13-5-4甲、⼄所⽰是单⾊光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，下列判断正确的是（图中阴影部分表⽰亮条纹）（)图13-5-4A.甲为单缝衍射的图样B.⼄为双缝⼲涉的图样C.甲为双缝⼲涉的图样D.⼄为单缝衍射的图样思路解析：⼲涉条纹为等间距的，衍射条纹为⾮等间距的，中央宽两边窄.答案：AB7.在⼀次观察光的衍射实验中，观察到如图13-5-5所⽰的清晰的明暗相间图样，那么障碍物应是（⿊线为暗纹）（)图13-5-5A.很⼩的不透明的圆板B.很⼤的中间有⼤圆孔的不透明的圆板C.很⼤的不透明圆板D.很⼤的中间有⼩圆孔的不透明圆板思路解析：如题图所⽰为衍射图样，A、D满⾜衍射条件，故答案为AD.答案：AD我综合我发展8.图13-5-6所⽰为单⾊光源发出的光经⼀狭缝，照射到光屏上，可观察到的图象是（)图13-5-6思路解析：单⾊光源经狭缝产⽣衍射，衍射图样是中间亮⽽宽的明纹，两边是明暗相间较窄的条纹，只有A符合这些特点.答案：A9.⼀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.现在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，只是明条纹⽐原来暗些B.与原来不相同的明暗相间的条纹，⽽且中央明条纹变宽些C.只有⼀条与缝宽对应的明条纹D.⽆条纹，只存在⼀⽚红光思路解析：这束红光通过双缝产⽣了⼲涉现象，说明每条缝都很窄，这就满⾜了这束红光发⽣明显衍射现象的条件，这束红光形成的⼲涉图样特点是，中央出现明条纹，两侧对称地出现等间隔的明暗相间条纹；这束红光通过单缝时形成的衍射图样特点是，中央出现较宽的明条纹，两侧对称出现不等间隔的明暗相间条纹，且距中央明条纹远的明条纹亮度迅速减弱，所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少.答案：B10.(2006北京⾼考)游标为20分度(测量值可准确到0.05 mm)的卡尺⽰数如图13-5-7所⽰，两测脚间狭缝的宽度为mm.⽤激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹.如果减⼩狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变.图13-5-7思路解析：游标卡尺读数为：主尺刻度+游尺对齐刻度×精度，当单缝宽度最⼩，衍射条纹越宽.答案：0.15 宽。
光的衍射(教学课件)高二物理(人教版2019选择性必修第一册)
2．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图
样。下列说法正确的是（ D ）
A．挡板上有两条平行的狭缝 B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄 C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄 D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄
【答案】D 【详解】A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误； BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关， 与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不 变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长 变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。 故选D。
用羽毛做光栅衍射实验
二、衍射光栅
阅读课本第99页回答如下问题： (1)什么是衍射光栅？
由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。 (2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？
衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
明显衍射条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
选择性必修 第一 册
§5 光的衍射
第四章 光
复习与回顾：
1.机械波发生明显衍射的条件是什么？ 2.水波发生明显衍射现象，现象特征是什么？
观察与思考：
光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，为什么在日常生活中我 们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？
01
光的衍射
02
衍射光栅
光 的 衍 射 实 验
一、光的衍射
1.光的衍射： 光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍 射现象。
2.明显衍射的条件： 障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
ch5 光的衍射
第五章 光的衍射5.10 用波长为632.8nm 的激光束测量单缝宽度，若测得中心附近两侧第五个极小间的距离为6.3cm ，缝与屏的距离为5cm ，试求缝宽？ 解：上述装置中激光束射到单缝上可视为平行光入射，在逢后5cm 接受，这是夫琅禾费衍射.(参考教材例题5.2)单逢夫琅禾费衍射，产生极小值的条件为sin 1,2n n n θλ==±±据题意：25 3.1510sin sin 5a λθθ-⨯=≈9425632.81055100.53.1510a m mm ---⨯⨯⨯∴=⨯=⨯5.11测得一细丝的夫琅禾费零级衍射斑的宽度为1cm ，已知入射光波波长为632.8nm ，透镜焦距为50cm ，求细丝的直径？ 解 ：由sin a θλ=得：0.5sin 0.0150θ≈= 632.863280632.80.01a nm m μ===5.12折射率分别为n 1和n 2、厚度为d 、表面平行的两块玻璃片彼此对接，覆盖一定宽度的狭缝，两片各盖住缝宽的一半，单色平行光垂直入射到狭缝上.在什么条件下夫琅禾费衍射图样的中心是暗的？ 解：衍射图样的中心是在衍射角0θ= 的方向缝的上、下部相对应点在P 点的光程差为：12(n n )d ∆=-当21)2m λ∆=+（时，衍射图样中心处为暗纹.若取0m =，则12()2n n d λ-=时，P 点处为暗纹.5.13一束直径为2mm 的氦氖激光（λ=632.8nm ）自地面射向月球.已知月球离地面的距离为3.76×105km.问在月球上得到的光斑有多大？不计大气的影响.若把这样的激光束扩大到直径为2m 和5m 后在发射，月球上的光斑有多大？ 解:激光束的发射角1031.221.226328100.386210Dmradλθθ--∆=⨯⨯∆==⨯光斑半径为：145.163R L Km θ=∆⨯=；则其直径为：2R 290.272k m φ==若D=2m ，则290.272m φ=；若D=5m ，则116m φ=. 可见衍射斑的大小与衍射孔径的大小成反比. 5.14一会聚透镜，直径为3cm ，焦距f 为20cm ，问：（1）为了满足瑞利判据，两个遥远的点状物体必须有多大的角距离？（设λ=550nm ）. （2）在透镜焦平面上两个衍射图样的中心相隔多远？解: (1)由瑞利判据，当两个点状物体的角距离等于零级衍射斑的角半径时，则可分辨，则有：50 1.222.2410rad Dλθθ-===⨯(2)两衍射斑中心距离（透镜焦平面上）252010 2.2410 4.47310L f m θμ--=⋅=⨯⨯⨯=5.18由紫光在（λ=400nm ），绿光（λ=500nm ）和红光（λ=750nm ），三种波长组成的平行光垂直入射到一个光栅上，光栅常数为0.005mm ，用'1f m =的透镜把光谱会聚于焦平面上，问：第二级红线、第三级绿线和第四级紫线之间的距离为多少？解：第二级红线衍射角的正弦：2322750sin 0.3510d λθ-⨯===⨯ 第三级绿线衍射角的正弦：3333500sin 0.3510d λθ-⨯===⨯ 第四级紫线衍射角的正弦:4344400sin 0.32510d λθ-⨯===⨯ 可见第二级红线与第三级绿线在屏上重合，且与第四级紫线的距离为42(sin sin )1(0.320.30)0.0220L f m mm θθ'≈-=⨯-==5.20用波长为0.5890µm 的单色光照射一光栅，已知该光栅的缝宽0.0010a mm =，不透明部分宽度0.0025b mm =，缝数NN=105条.试求： （1）中央峰的角宽度；（2）中央峰内干涉主极大的数目； （3）第一级谱线的半角宽度. 解：（1）由22aλθθ=∆=得：0.58902 1.1781rad θ=⨯= （2）中央峰内主极大数目为：3.5d a b m a a+=== 此时中央峰内有0级到±3级干涉主极大K 2317∴=⨯+=条（3）中央峰的角宽度为：cos nd λθθ∆=其中：cos θ==代入数据得：-61.710rad θ∆=⨯5.21一块平面透射光栅，在1mm 内有500条狭缝，现对钠光谱（0.5893m λμ=）进行观察，试求：（1）当光束垂直入射到光栅上时，最多能看到几级光谱？ （2）当光束以30°角入射时，情况如何？解 ：据题意有：当光垂直入射时31210500d mm -==⨯ maxsin 3.14d d m θλλ==≈当光束以30°角入射时：(sin30sin )o d m θλ+=max (sin 30sin 90)5o o d m λ+==（取整数）5.22一块透射光栅由2N+1条缝组成，除中央一条缝的宽度为2a 外，其他2N 条缝的缝宽均为a ，相邻各缝之间的间隔d=4a.试分析此光栅在焦平面上的光强分布与各缝均为a ，间隔为d=4a 的光栅的异同.（提示：将2N+1条缝分成两部分，考虑两部分之间的相干叠加.）解：将2N+1条缝分成两部分，上半部分N 条，下半部分N 条，两部分的光程差 对于0级：sin 0 0 I 4I θ=∆==上 对于1级： sin asin I 4I 44daλλλθθ====上对于2级：2sin asin I 022d a λλλθθδπ===== 对于3级：23333sin asin I 2I d 442a λλθθλδπ===== 对于4级：缺级4da = 对于5级： 55sin I 2I 2d λθδπ===上 对于6级：6sin 3 I 0d λθδπ=== 对于7级：77sin I 2I 2d λθδπ===上 比较：相同：极大位置相同，0级光强相同. 不同：奇数级次强度减半，偶数级次强度为0.5.30在菲涅耳圆孔衍射中，若以一枚硬币作为圆盘（01cm ρ=），令0R r =，取0.5m λμ=，若要求圆盘中心有足够的亮度（圆盘挡住的部分恰好为一个半波带），则光源与观察屏的距离应为多少？解：第一个半波带被档时，屏上光振动的合振幅A 为：111122o a aA a a a =-=-=- 其中a 0是光波自由传播时，即波面没有被遮蔽时的振幅，因为102a a ≈，所以屏上的光强为： 22104a I A I ===5.32单色平行光垂直照射到直径30d cm =的圆孔上，在离圆孔 3.6r km =处的平面上产生菲涅耳衍射图样.如果要在离孔4r cm =处的屏上观察到一个相似的衍射图样，圆孔的直径应改为多少？解：当圆孔所的波带数相同时，得到相似的衍射图样.平行光入射时，2n R r ρλ→∞=，据题意：2222121201020102r d d r r r ρρλλλλ==或 222120202211301014(310) 3.610r r d d d r r λλ-===⨯⨯⨯ 24222110 1101d m d m cm --=⨯=⨯=5.33一块很大的平行平面玻璃，在其中央镀一层圆形透明薄膜，膜后500d nm =，折射率1.5n =，直径1D mm =，当可见光垂直入射时，哪一个波长的光可以在哪一个点获得光强为不镀膜时九倍？（忽略玻璃板与薄膜的损耗）. 解：设不镀膜时P 0点光振动的合振幅为：102a a =镀膜后，要求合振幅03A a =，可以写为：11103322a aA a a =+== 可以设想：所镀膜厚产生π的相位差所镀膜区域大小对P 0点是一个半波带，即第一个半波带在P 点产生的振幅是a 1，相位与第二个半波带相同.从第二个半波带到∞个的合振幅为：26144223435()() 2222222a a a a a aa a a a a a a ∞∞-+-++=-+--+--++≈- 镀膜后：22103322a aA a a =--≈-=（1） 由于镀膜使相位改变π，即波长满足以下关系式：(1)2n d λ-=2(1)500n d nm λ=-=（2）镀膜部分为第一个半波带，即：201r ρλ= 2204(0.5)500510r mm ρλ-===⨯5.36半波带片第五环半径为1.5mm ，求波带片对于波长为0.5m μ的单色光的焦距'f 和第一环半径r ，若波带与屏幕之间充以折射率为n 的介质，将发生什么变化？解：由2f n ρλ=，45 1.5,510,5mm mm n ρλ-==⨯=得：241.5900 5105f mm -==⨯⨯又因为j ρ=41,900,510j f mm mm λ-===⨯得：0.67mm ρ==若充以介质后，光波波长将变小，其焦距将变长.。
物理光学第5篇,光的衍射
2、惠更斯-菲涅耳原理：
子波叠加与子波干涉的假设。
波阵面上各面积元所发出的球 面子波在观察点 P 的相干叠加决 定了P 点的合振动及光强。
dS n
r
p
衍射就是无限多、无限小子波的干涉效应。
惠更斯-菲涅尔原理的数学表达式：
设S与P之间任一波面上各点发出的子波在P点产生迭加：
单色点光源S在波面Σ上一点Q产生的复振幅为:
1） cos(n,l) = -1; cos(n,r) = cos 1
所以： K 1
2）在孔径范围内，r变化对P点振幅影响不大(但影响位
相），所以:
11 rz
3）在上述近似下，衍射场P点的复振幅分布可写为：
E~P 1
Aeikl eikrd
iz l
二、菲涅尔近似： 事实上r≠z，对待具体衍射问
一个点物经光学系统形成的衍射斑就是光学系统孔径的 (例如限制光束的透镜的外框或专门加进去的光栏)衍射图样。
(1)无穷远处点物在焦平面成像是圆孔夫琅和费衍射:
(2)共轭光学成像系统的衍射（近处物点成像）:
点物在像平面上光场分布经推算和夫琅禾费衍射公 式相似。 成像系统对点物在它的像面上所成的像是夫琅和费衍射图像。
5.3.2 两类衍射的近似计算公式
衍射计算都是基于菲涅尔-基尔霍夫衍射公式
E~P
1
i
Aeikl l
cosn，r cosn，l
2
eikr r
d
假设单色平面波垂直入射衍射孔：
y1
Q C
x1
r
z
y
P
x
P0
K
E
一、旁轴近似：
通常,衍射孔径的线度比观察屏到孔径的距离 z 小得 多，在观察屏上的考察范围也比 z 小得多。
光的衍射2
NM MP k
k 1,2,3
即当2d· sinө=±kλ时各层面上的反射光相干加强，形 成亮点，称为 k 级干涉主极大。该式称为布喇格公式。 因为晶体有很多组平行晶面，晶面间的距离 d 各 不相同所以，劳厄斑是由空间分布的亮斑组成。
四、X射线的应用
X 射线的应用不仅开创了研究晶体结构的新领域，而且 用它可以作光谱分析，在科学研究和工程技术上有着广 泛的应用。
k =(a+b) k' /a k 就是所缺的级次
四、衍射光谱
白光经过光栅后，各种波长的单色光将产生自的衍射条纹，除中央 明纹由各色光混合仍为白光外，其两侧的各级明条纹都将形成由紫 到红对称排列的彩色光带，这些光带的整体叫做衍射光谱。
如果光源发出的是白光，则光栅光谱中除零级近似为一条白色亮线外， 其它各级亮线都排列成连续的光谱带。由于电磁波与物质相互作用时， 物质的状态会发生变化，伴随有发射和吸收能量的现象，因此关于对 物质发射光谱和吸收光谱的研究已成为研究物质结构的重要手段之一。 应用:光栅光谱.测量入射光波长,分析复色光波长成分,或利用不同元素 具有不同的特征谱线,用光谱分析研究物质结构.
三、布喇格公式
1913年英国物理学家布喇格 父子提出一种简化了的研究 X射线衍射的方法，与劳厄 理论结果一致。 同一晶面上相邻原子散 射的光波的光程差等于 零 AD-BC= 0， 它们相 干加强。若要在该方向 上不同晶面上原子散射 光相干加强，则必须满 足：
C D
1 2 3
N
A
P M
B
d
1953年英国的威尔金 斯、沃森和克里克利 用X 射线的结构分析 得到了遗传基因脱氧 核糖核酸（DNA) 的 双螺旋结构，荣获了 1962 年度诺贝尔生 物和医学奖。
广西专版新教材高中物理第4章光5光的衍射课件新人教版选择性必修第一册
学以致用 如图所示的4幅明暗相间的条纹图样,分别是红光、蓝光各 自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光 各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。 则下面的四幅图从左到右排列,亮条纹的颜色依次是( )
A.红 黄 蓝 紫 B.红 紫 蓝 黄 C.蓝 紫 红 黄 D.蓝 黄 红 紫 答案:B
2.我们经常看到,路边施工处总挂有红色的灯,除了红色光容 易引起人们的视觉反应外,这样做的另一个重要的原因是
() A.红光比其他可见光更容易发生衍射 B.红光比其他可见光更容易发生干涉 C.红光比其他可见光频率更大 D.红光比其他可见光在玻璃中的折射率小 答案:A
解析:红色光的波长较长,频率较小,所以比其他可见光更容易 发生衍射,故选项A正确,C错误。只要频率相同、相位差恒定、 振动方向相同,均能发生干涉现象,故选项B错误。频率越大, 折射率越大,可见光中红光频率最小,折射率最小,但挂红灯的 原因不是折射率小,故选项D错误。
课前·基础认知
一、光的衍射 1.衍射现象。 光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。 2.产生明显衍射现象的条件。 障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候。 3.单缝衍射的条纹特点。 (1)中央条纹为亮条纹,离中心条纹越远,亮条纹的宽度越窄, 亮度越暗。 (2)狭缝越窄,中央亮条纹越暗。
微判断1.光的衍射说明光不能沿直线传播。( × ) 2.阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成 的。( × ) 3.隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的 干涉现象。( × ) 4.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。( × ) 5.衍射现象中也有干涉的成分。( √ )
典例剖析 (多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是( ) A.将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽 答案:ACD
第5章-光的衍射
干涉和衍射之间并没有重大的物理差异。
位）。
E......流密度图β)0((I/)Iβ衍射图样事实上中心位于透镜轴，并且无论缝隙的位置和a同的单缝衍射图样。
在意点，两个缝隙的贡献将会重叠，并且每个必定会振幅相同，相位不同。
强度分布应该是快速变化双缝干涉系统的复合，被单缝衍射图样调制。
通量密度分布夫朗和费衍射图样a=3bkx1/z通量密度分布函数为：•圆形孔E=在圆孔的夫琅高的中心最大对应高发光圆点，称之为艾里斑。
(u)第一个零值的暗环包围。
第一暗环的半径q 1可以看做为艾里斑的大小，形式为的棱镜，聚0.5 mm 孔半径1.0 mm 孔半径a c= 2.5 λ/D a c= 1.22 λ/D圆环的夫琅和到最终消失。
对应该形状的角度分辨为斯派罗极限。
反射幅度栅如果入射光包含许多的波长，每一波长的光偏离一夫琅和费衍射m=2Grating三角形。
最强的峰不再是零级。
明显的K(0)=1 and K(π)=0在单菲涅尔区内为常数。
骤可以作为半量化的方法来研究圆形孔的衍射。
上位于见§3. 菲涅尔衍射• 圆形障碍如果 不透明的障碍为 圆盘或者球，阻挡第一 m 区 如果不透明的障碍为圆盘或者球，阻挡第一 域，因此 E = E m + 1 − E m + 2 + ... + E m │Em│趋近于0，由于 Km→0。
在圆孔中重复相同的 步骤得到： E m +1 E ≈ 2 沿着中心轴存在一个亮点 (随着P朝着圆盘移动, θ增加, Km+1→0 并且辐射逐渐降低为0). 此斑点称之为柏松 亮斑。
§3. 菲涅尔衍射如果圆盘非常大，第 (m+1)区域非常窄，任 何不规则的障碍物的表 面会严重地阻挡这些区 域。
为了观测到柏松亮 斑，障碍物必须是光滑 和圆形的。
远离轴，包围着中心 斑点有一系列的亮暗条 纹。
§3. 菲涅尔衍射• 菲涅尔带波片如果移走所有或奇或偶区域，在 P 点的发光会有惊人的增强。
高中物理第5章光的干涉衍射和偏振第3节光的衍射提升训练鲁科版选择性必修第一册
第3节光的衍射基础过关练题组一光的衍射的理解1.(多选)以下对光的衍射现象的定性分析中,正确的是 ()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B.衍射图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论2.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3.(2020浙江高二期末)在观察光衍射的实验中,分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样,图中黑线为暗纹。
那么障碍物应是 ()A.乙图对应的是很小的不透明圆板B.甲图对应的是很大的不透明圆板C.乙图对应的是中间有大圆孔的不透明挡板D.甲图对应的是中间有小三角形孔的不透明挡板4.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的线状白炽灯丝(灯丝平行于狭缝),可以看到 ()A.黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹D.彩色弧形条纹5.(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象,发生沙尘暴时能见度只有十几米,天气变黄变暗,这是由于这种情况下()A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面题组二单缝衍射与双缝干涉6.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加的结果7.在光的单缝衍射实验中,可观察到清晰的明暗相间的图样,以下四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A.a、cB.b、cC.a、dD.b、d8.(多选)如图所示为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则(深度解析)A.甲为红光的衍射图样B.乙为紫光的干涉图样C.丙为红光的衍射图样D.丁为紫光的干涉图样9.(多选)如图(a)所示是做双缝干涉实验的示意图。
物理鲁科版选修3-4同步测控：第5章第2节光的衍射含解析
同步测控我夯基我达标1。
关于光的衍射现象,下面说法正确的是( ）A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B。
白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D。
光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播，不存在光的衍射解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹.白光的衍射图样是彩色条纹。
光照到不透明圆盘上,在其阴影处出现亮点,是衍射现象。
光的衍射现象只有明显与不明显之分,D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象。
答案:AC2.关于衍射，下列说法正确的是（）A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B.双缝干涉中也存在衍射现象C。
一切波都很容易发生明显的衍射现象D。
影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实解析：本题考查了衍射和干涉的内在联系，以及对干涉和衍射的本质是否了解.衍射图样是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象,一般现象中既有干涉又有衍射.一切波都能发生衍射,但要发生明显的衍射,需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件。
答案：AB3。
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，通过剃须刀片中央的孔直进 D.光的衍射解析：这是光在刀片边缘处产生的衍射现象,在边缘呈现明暗相间的衍射图样,从而使其影像轮廓变得模糊不清.答案:D4.在白炽灯的照射下能从两块捏紧的玻璃板的表面看到彩色条纹,通过游标卡尺的狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹。
这两种现象（）A。
都是光的衍射现象B.前者是光的色散，后者是光的衍射C。
前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象D.都是光的波动性的表现答案:CD5.墙内的人能听见墙外的人说话，却看不见说话的人,是因为（）A.声波比光波速度慢B。
声波波长长，光波波长短C.声波能折射,光波不能折射D。
人对声音敏感,对光并不敏感解析:声波波速小于光波波速，所以A错。
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第五节光的衍射
【新知预习】
1.光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物而照射到阴影区域的现象叫做____________.
2.障碍物、小孔和狭缝的尺寸与光的光的波长____________，或者比光的波长___________时，光才能产生明显的衍射现象.通常情况下，光的波长很小，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.
3.由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器叫____________，分为___________和____________两种.
【典型例题】
知识点一光的衍射及发生明显衍射的条件
例1在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（）
A.将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C.换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
解析：当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽.故选项A、C、D正确.
答案：ACD
方法归纳通过光屏观察衍射条纹与用眼睛直接观察衍射条纹的情况是有所不同的.单缝到屏的距离增大时，屏上条纹间距变大，亮度变弱，条纹数目不变（屏足够大）；如果用眼睛直接观察，眼睛必须靠近单缝，当略微增大眼睛与单缝距离时，观察到的条纹间距也会略大，而条纹数目将减少，因为眼睛的受光面很小（相当于光屏很小），所以当眼睛与单缝的距离过大时，就观察不到衍射条纹.
例2某同学把卡尺间的窄缝调节到0.5 mm去观察某一线光源，看到了彩色条纹.他把缝的宽度增加到0.8 mm，再观察同一光源，看到的现象是但亮度增大.若他把缝的宽度减小到0.2 mm，则看到的现象是_____________________________________.这说明在衍射现象中，衍射图样条纹的宽度及亮度与______________有关，当其_____________时，衍射现象更为明显.
解析：当窄缝宽度变窄时，它和光波的波长越接近，衍射现象越明显，同时通过窄缝的光能越少，到达光屏上的宽度越宽，亮度就越弱.
答案：彩色条纹变窄彩色条纹变宽但亮度减弱单缝宽度变窄
例3声波比光波容易产生明显的衍射，原因是（）
A.声波是纵波，光波是横波
B.声波是机械波，光波是电磁波
C.一般障碍物尺寸跟声波波长相近而比光波波长大得太多
D.声波必须通过介质传播，而光波可以在真空中传播
解析：产生明显的衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸能与波长相近，声波的波长比光波的波长大，与一般障碍物尺寸相近，容易满足衍射条件，因而容易产生明显的衍射.正确答案选C项.
答案：C
方法归纳能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸能跟光的波长相比甚至比光的波长还要小，由于可见光的波长一般为数千埃，比普通障碍物尺寸小得多，所以光波的衍射现象观察起来稍难一些.
例5用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？
(1)小孔的直径为1 cm；
(2)小孔的直径为1 mm；
(3)小孔的直径为0.5 μm.
解析：小孔的直径大小决定屏上现象.当孔的直径较大，比光的波长大的多，此时光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相差不多时，光的衍射现象明显.
答案：(1)当圆孔的直径为1 cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑.这是光沿直线传播的结果.
(2)当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果.
(3)当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到明暗相间的圆环.这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生衍射的结果.
巧解提示我们在观察光的衍射实验时，当缝（或孔）的线度逐渐变小时，在光屏上可以看到光斑先逐渐变小进而小孔成像，然后又出现明暗相间的条纹（圆环）.继续使缝（或孔）变小，明暗条纹（圆环）的宽度和间距会随之变大，从而体现量变引起质变的规律.进而认识到，任何规律都有其适用条件.光的直线传播只是一条近似的规律，只有在光的波长比障碍物或孔的线度小得多的情况下，才可以看成是沿直线传播的.
【基础训练】
1.汽车在行驶时常会滴下一些油滴，滴下的油滴在带水的路面上会形成一薄层油膜，并呈现出彩色，这是由于（)
A.光的色散
B.空气的折射
C.光的干涉
D.光的衍射
2.让太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有一个自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地变小直到闭合时，在孔后的屏上先后出现（)
A.由大到小的三角形光斑，直至光斑消失
B.由大到小的三角形亮斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C.由大到小的三角形光斑，明暗相间的黑白条纹，直至黑白条纹消失
D.由大到小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
3.人隔着墙说话，能听见声音而看不见人，下列说法中解释正确的是（)
A.光波是电磁波，而声波是纵波
B.光波是横波，而声波是机械波
C.光速太大
D.声波波长大，光波波长小
4.下列关于光的现象的说法中正确的是（)
A.用白光做双缝干涉实验时，屏上从中央条纹向外，紫光的亮条纹偏离中央的距离最大
B.白光单缝衍射时，偏离中央亮条纹远的是红光
C.白光经三棱镜折射发生色散，红光偏向角最大
D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射
5.如图13-5-3所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象，其中图A是光
的________（填“干涉”或“衍射”）图象.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.
图13-5-3
6.图13-5-4甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，下列判断正确的是（图中阴影部分表示亮条纹）（)
图13-5-4
A.甲为单缝衍射的图样
B.乙为双缝干涉的图样
C.甲为双缝干涉的图样
D.乙为单缝衍射的图样
7.在一次观察光的衍射实验中，观察到如图13-5-5所示的清晰的明暗相间图样，那么障碍物应是（黑线为暗纹）（)
图13-5-5
A.很小的不透明的圆板
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.很大的不透明圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明圆板
【强化训练】
8.图13-5-6所示为单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到的图象是（)
图13-5-6
9.一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.现在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，只是明条纹比原来暗些
B.与原来不相同的明暗相间的条纹，而且中央明条纹变宽些
C.只有一条与缝宽对应的明条纹
D.无条纹，只存在一片红光
10.游标为20分度(测量值可准确到0.05 mm)的卡尺示数如图13-5-7所示，两测脚间狭缝的宽度为mm.用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹.如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变.
图13-5-7。