《光的衍射》(人教版选修3-4)
人教版高中物理选修3-4：光的衍射_课件1(1)
【解析】 光的干涉、衍射都是波叠加的结果，都能说明 光具有波动性，干涉条纹是等间距，而衍射条纹是不等间距 的，白光的干涉和衍射条纹都是彩色的，故D选项正确．
【答案】 D
3．圆盘衍射(泊松亮斑) (1)现象 用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出 现一个亮斑． (2)衍射图样的特点 圆形阴影中心有一亮斑，与小孔衍射图样有明显区别．
三、衍射光栅 1．制造：在两个螺杆上绷上许多平行的金属丝或者在玻 璃片上刻上许多均匀细槽． 2．分类：透射光栅和反射光栅． 3．现象：平行光照射由许多平行的狭缝整齐地排列起来 形成的光学仪器产生的衍射现象.
【解析】 太阳光照射下肥皂泡呈彩色是薄膜干涉的结 果，故A正确；雨后天空中的彩虹是由天空中小水滴对阳光的 色散形成的，故B选项错误；通过笔间狭缝观察发光的日光灯 管呈现彩色是光的衍射，故C选项错误；阳光照射下，树影中 小的圆形光斑是小孔成像，光斑是太阳的像，故D选项错误．
【答案】 A
巩固练习1 (多选题)关于光的干涉、衍射及其应用，下 列说法正确的是( )
光的衍射
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
1．观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点． 2．知道产生明显衍射现象的条件．
教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
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：障碍物或孔的尺寸比光波 波长小或与光波波长差不多时．
A．在光的干涉、衍射现象中，都出现明暗相间的条纹或 彩色条纹，因此干涉现象和衍射现象是相同的
B．泊松亮斑是衍射现象 C．增透膜增加透射光，减小反射光是利用了光的干涉 D．激光防伪商标，看起来是彩色的，是光的干涉现象
解析 光的干涉和衍射虽然有很多共性，但属于不同光现 象，A选项错误；泊松亮斑是由圆板衍射的结果，故B选项正 确；增透膜利用了薄膜干涉的原理，故C选项正确；激光防伪 商标，看起来是彩色，是薄膜干涉引起的，故D选项正确．
【最新人教版】【人教版】(高考)高中物理(选修3-4)：13.5《光的衍射》精品教案(含答案)
课时13.5光的衍射1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
2.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。
3.初步了解衍射光栅。
重点难点:衍射实验现象的观察以及产生明显衍射现象的条件和衍射条纹与干涉条纹的区别。
教学建议:光的衍射进一步证明了光具有波动性。
教学中,要让学生思考一般情况下不容易观察到光的衍射现象的原因,而后再观察衍射实验,来说明衍射现象以及发生衍射现象的条件。
教学过程中,可以通过复习机械波衍射的知识,来加深对光的衍射的理解。
还可以借助多媒体技术把衍射现象展示给学生,引发学生的兴趣和思考。
导入新课:蜡烛照到可调节孔大小的挡板上,当孔较大时光沿直线传播,在光屏上形成类似孔的亮斑;当孔变得较小时,则屏上形成烛焰的像;当孔再变小时,在屏上形成比孔大许多的模糊区域,这是为什么呢?你能解释吗?1.光的衍射(1)衍射现象:用单色平行光照射狭缝,当缝比较宽时,光沿着①直线通过狭缝,在狭缝后光屏上产生一条与缝宽②相当的亮条纹;当将缝调到很窄时,尽管亮条纹的③亮度有所降低,但是④宽度反而增大了,这表明光经过较窄的单缝时,并没有沿⑤直线传播,而是绕过了单缝的边缘传播到了更宽的空间,这就是光的衍射现象。
(2)常见的几种衍射:⑥单缝衍射、⑦圆孔衍射和泊松亮斑(圆屏衍射)。
(3)产生明显衍射的条件:障碍物、孔或狭缝的尺寸与光的波长⑧差不多,或比光的波长⑨小。
2.衍射光栅(1)定义:由许多⑩等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件叫衍射光栅。
(2)原理:增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
(3)分类:衍射光栅通常分为透射光栅和反射光栅两种。
1.光的衍射是不是说明光不能沿直线传播?解答:光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。
2.光的衍射能证明光的哪种学说是正确的?解答:波动说。
3.衍射现象中,如果增加狭缝的个数有什么现象?解答:衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
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。
人教版高中物理选修3-4第十三章光学光学光的衍射
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作【知识概要】光的衍射现象：（1）定义：光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象。
（2）产生明显衍射的条件：障碍物或孔（缝）的尺寸_____________或____________________。
（3）单色光单缝衍射图象特点：中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹。
应用：用衍射光栅测定光波波长。
【课堂例题】【例1】（）在双缝干涉实验中，如果将双缝中的一条挡住，其它都不改变，那么在光屏上观察到的现象将是：A.仍然是均匀分布的明暗相间的条纹，只是亮纹的亮度变暗了B.仍然是均匀分布的明暗相间的条纹，只是由于挡住一条缝，所以光屏上只有一半区域内有干涉条纹，另一半区域内将没有干涉条纹C.仍然有明暗相间的条纹，只是条纹的宽窄和亮度分布不再是均匀的了D.由于只有单缝，不能形成相干光源，所以不会发生光的干涉现象，光屏上将没有任何条纹出现【例2】（）（如图所示）.单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，则可观察到的图象是：【例3】（）在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的：A ．很小的不透明圆板B ．很大的中间有大圆孔的不透明挡板C ．很大的不透明圆板D ．很大的中间有小圆孔的不透明挡板【例4】在如图中所示,A 、B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而成成的的图像，其中图A 是光的 （填干涉或衍射）图像，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。
【巩固训练】 （ ）1. 下列说法正确的是：A ．当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象B ．衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律C ．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象D ．用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象（ ）2. 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,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),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.彩色的弧形条纹。
5光的衍射-人教版选修3-4教案
5 光的衍射 - 人教版选修3-4教案一、教学目标1.理解光的衍射现象。
2.掌握计算单缝衍射、双缝衍射的衍射角的公式。
3.能够应用所学知识解释实际问题。
二、教学重点1.光的衍射的概念和特点。
2.单缝衍射和双缝衍射的计算。
三、教学难点1.双缝衍射的计算方法。
2.如何将所学知识应用到实际问题中。
四、教学方法1.讲授法：通过示例和公式等方式讲解单缝衍射和双缝衍射的计算方法。
2.实验法：通过实验中观察光的衍射现象，加深学生的理解。
五、教学内容与步骤1. 光的衍射（1）概念和特点光的衍射是指光线通过物体边缘或孔隙时，发生弯曲或偏离原来直线传播方向的现象。
光的衍射具有以下特点：•衍射现象只发生在波动光中，对于粒子性质的光没有衍射现象。
•衍射现象可以通过造成光束的交叉或干涉效应来解释。
•光的波长越小，衍射现象越明显。
•孔的直径或间隔越小，衍射现象越明显。
（2）实验展示可以通过实验观察光的衍射现象，例如将激光穿过狭缝，可以看到光的衍射现象。
2. 单缝衍射（1）计算公式单缝衍射的衍射角可用以下公式计算：$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d}$$其中$$\\theta$$为衍射角，$$\\lambda$$为光的波长，d为单缝宽度。
（2）实验展示可以通过实验使用单缝装置观察单缝衍射现象。
3. 双缝衍射（1）计算公式双缝衍射的衍射角可用以下公式计算：$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d} \\times \\frac{L}{D} $$其中$$\\theta$$为衍射角，$$\\lambda$$为光的波长，d为双缝间距，L为距双缝屏幕的距离，D为双缝到光源的距离。
（2）实验展示可以通过实验使用双缝装置观察双缝衍射现象。
六、作业1.计算单缝衍射和双缝衍射的衍射角，并画出示意图。
2.讲述光的衍射现象在日常生活中的应用。
七、教学评估通过学生的作业、课堂表现等方式进行评估，着重考察学生是否掌握了计算衍射角的方法和将所学知识应用到实际问题的能力。
5光的衍射-人教版选修3-4教案
光的衍射-人教版选修3-4教案1. 前言本篇文档将介绍人教版选修3-4中的“光的衍射”教学内容，包括教学目标、教学难点、教学重点、教学方法、教学资源和教学过程等方面的详细内容。
2. 教学目标2.1 知识目标•理解光的波动性与粒子性，能够用波动模型解释光的衍射现象；•掌握单缝衍射、双缝干涉实验的原理和计算方法；•了解其他光学器件（如衍射光栅）的原理和应用。
2.2 能力目标•能够通过实验和计算，确定光的波长、光强、光源大小等参数；•能够用学过的知识解决相应的综合问题。
2.3 情感目标•养成科学探究的习惯，增强探究光的基本性质、现象与规律的兴趣；•发扬科学精神，认真学习、实验、探究、思考，在学习过程中培养自主学习的能力和合作学习的意识。
3. 教学难点•光的波动性与粒子性的统一理解；•单缝衍射、双缝干涉实验的原理和计算方法；•其他光学器件（如衍射光栅）的原理和应用。
4. 教学重点•光的波动性与粒子性；•单缝衍射、双缝干涉实验的原理和应用。
5. 教学方法本节课采用以下教学方法：•讲授：通过讲解，让学生理解光的波动性与粒子性的基本概念和衍射现象的基本原理；•实验：进行单缝衍射、双缝干涉等实验，让学生切身体验和认识相关光学现象，并在实验中培养观察、记录、分析和解决问题的能力；•讨论：通过组织讨论，让学生深入理解光学原理和应用，并发挥学生自主思考和合作学习的能力。
6. 教学资源•黑板、粉笔、教具（单缝、双缝、衍射光栅等）、实验器材（光源、暗盒、屏等）。
7. 教学过程7.1 导入介绍光的波动性和粒子性的基本概念，引出本节课的主题——光的衍射。
7.2 讲解通过示意图和公式等方式，讲解单缝衍射、双缝干涉等光学现象的原理和计算方法，并介绍其他光学器件（如衍射光栅）的原理和应用。
7.3 实验让学生进行单缝衍射、双缝干涉实验，并要求记录实验数据和相关观察结论。
老师及时纠正实验中存在的问题，引导学生分析问题原因和解决问题方法。
高中物理13.5 光的衍射人教版选修3-4
光的衍射教学目的：1、通过对肥皂液薄膜干涉的分析和实验使学生理解薄膜干涉的原理。
并对光的干涉现象加深认识。
2、通过举例使学生了解薄膜干涉在科学技术中的一些应用3、从光的衍射实验中使学生对光的波动性有进一步的认识和理解。
重点内容：1、薄膜干涉的原理及实验2、光的衍射条件3、光的衍射图样教学过程：一、复习用某种单色光做双缝干涉实验，若两狭缝间相距0.1毫米，缝与光屏的距离是2米，已知屏上相邻两条暗纹之间的距离是1.3厘米，求这种色光的频率？(4.62×1014赫兹)二、讲授新课引言：前节我们学习了光的干涉现象，在实验中由双缝发出的光波是同一光源产生的，因此它们是相干光波，从而得到了干涉现象。
本节我们还要介绍薄膜产生相干光波而发生干涉的情况-----薄膜干涉。
1、薄膜干涉（1）肥皂液薄膜干涉实验①介绍实验做法。
强调肥皂薄膜必须竖直立放，并把液膜当成镜面从前面看火焰的反射后的虚像。
②由学生两人一组做实验，注意观察火焰反射虚像中近似水平的明暗相间的条纹。
（2）分析明暗相间条纹的来源。
……虚线代表前表面反射——实线代表后表面反射介绍竖直放置的肥皂液薄膜由于重力作用而形成楔形薄膜。
强调指出图中所画的波都是反射波，是从楔形薄膜前表面和后表面分别反射的两列波叠加，这两列波是同一光源发出的，所以是相干波，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹。
（3）若用白光照射，则在薄膜某一厚度的地方某一波长的光反射后增强，而另一些波长的光反射后弱，这样薄膜的像上就出现彩色条纹。
在水面的油膜上常常看到彩色花纹就是由于油膜的各部分的厚度不均匀，从油膜的上表面和下表面分别反射的光发生干涉而形成的。
2、光的干涉在技术上的应用。
（1）介绍干涉法检查镜面（2）介绍牛顿环构造（3）讲解镜片增透膜。
3、光的衍射。
引言：光的干涉现象证明了光具有波动性，为了进一步了解光的波动特性，我们下面将介绍光的衍射现象。
（1）、提问：什么是波的衍射？产生明显的波的衍射要具备什么样的条件？（障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多）怎样才能观察光的衍射现象？（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））（2）、光的衍射实验------单缝衍射。
2019高中物理第十三章第56节光的衍射光的偏振讲义含解析新人教版选修3_4
光的衍射光的偏振一、光和衍射┄┄┄┄┄┄┄┄①1．光的衍射现象(1)概念：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，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)典型衍射及现象①单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹；②圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的圆环；③泊松亮斑：各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清。
若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
2．产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象。
3．光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小得多时，光可以看成沿直线传播；在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显。
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仪器。
(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。
[说明](1)对于单缝衍射：缝越窄，中央亮条纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显。
(2)衍射是波特有的一种现象。
①[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．隔着帐幔看远处的灯，看到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象(×)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(×)二、光的偏振┄┄┄┄┄┄┄┄②1．偏振现象(1)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。
2020年人教版高二物理选修3-4第十三章 13.5《光的衍射》
光的衍射课程目标引航1．观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。
2．初步了解衍射光栅。
情景思考导入著名数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出：把一个不透光的小圆盘放在一束光下，在小圆盘后方的光屏上，圆盘阴影中心会出现一个亮斑。
后人称此亮斑为“泊松亮斑”。
泊松指望这一推论能推翻光的波动学说，因此他要求菲涅耳做实验。
菲涅耳接受挑战，你知道菲涅耳成功了吗？这一实验的成功说明了什么问题？由于衍射，圆板的阴影的中心出现了亮斑提示：他完成了实验，证实了这一亮斑的存在。
这一实验说明了光发生了衍射，照到了泊松认为不该照到的地方。
证实了光的波动理论的正确性。
基础知识梳理1．光的衍射现象光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将____直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象。
2．常见的光的衍射现象(1)单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现____相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现____条纹，中央为白色条纹。
思考：你知道衍射图样与干涉图样的区别吗？(2)圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏上会出现____相间的圆环。
(3)泊松亮斑——障碍物的衍射现象各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。
若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个____，这就是著名的泊松亮斑。
思考：用单色光照射小孔，随着圆孔的逐渐减小，屏上先后有何变化？3．产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长____，甚至比光的波长还要____的时候，就会出现明显的衍射现象。
4．光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一种特殊情况，当光的波长比______或____小得多时，光可以看成沿直线传播；在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显。
5．衍射光栅由许多等宽的狭缝______地排列起来形成的光学元件。
高中物理选修3-4 13.5 光的衍射
单缝衍射与双缝干涉条纹的区别 干涉条纹 各明纹或暗纹宽度、亮度基本相等.
衍射条纹
中央条纹最宽最亮,两侧纹宽度、亮度逐渐减小．
衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点： 相同点：都是由光的叠加而产生的，条纹明暗相间，有对称性。 不同点：干涉条纹是等间距的，条纹亮度差别较小，条数较多。 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄。
看到 A.黑白相间的直条纹
( C)
B.黑白相间的弧形条纹
C.彩色的直条纹
D.彩色的弧形条纹.
光离开直线传播路径绕到障碍物 阴影里去的现象叫光的衍射。衍 射时产生的明暗条纹叫衍射图样。
单缝衍射条纹的特点
单缝衍射规律： 1)波长一定时：
单缝越窄，中央条纹越宽，各条纹间距越大。
2)单缝不变时： 波长大的中央亮纹越宽，条纹间隔越大。
3)白光的单缝衍射条纹为中央白亮，两侧为 彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧 为紫色。
5 、关于衍射下列说法正确的是
（ ABD ）
A．衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现是光的叠加的结果
B．双缝干涉中也存在着光的衍射现象
C．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
D．一切波都可以产生衍射
6 、用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直径由数厘米逐
渐减小为零的过程中，位于遮光板后面的屏上将依次出现的现象是：
2、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是（D ）
A、和光的双缝干涉图样相同 B、各亮条纹的宽度不同而亮度相同 C、各亮条纹的宽度相同而亮度不同 D、中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮
3 、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图
高中物理 13.5《光的衍射》课件 新人教版选修3-4
单缝 屏幕
２.衍射图样：明暗相间且不等距条纹 （中央亮纹）
分析衍射规律
单缝衍射规律
1．波长一定时，单缝越窄,中央条纹越宽， 各条纹间距越大．(衍射越明显)
2．单缝不变时，波长大的中央亮纹越宽， 条纹间隔越大.(衍射越明显)
3．白光的单缝衍射条纹为中央亮,两侧为 彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内 侧为紫色．
先复习机械波衍射的知识，来进行光的衍射教学。复习关于波的衍 射的结论：能够发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小， 或者跟波长差不多，让学生体会“明显”“差不多”的含义，再指明由 于光的波长很短，要产生明显的衍射现象，障碍物或小孔必须很小。以 图片阐述单孔衍射和光栅衍射现象。由于衍射不易产生，较难理解，适 宜借助对媒体技术把现象展示给学生，引发学生的兴趣和思考。
2．单色光照射单缝衍射时（ AC ）
A．狭缝越窄衍射现象越明显 B．狭缝越宽衍射现象越明显 C．照射的光的波长越长衍射现象越明显 D．照射的光的频率越高衍射现象越明显
3．用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的背影中恰能观察到黄色光 斑，若分别用红色光,绿色光和紫色光照射圆板一定能观察到光斑的
是（ A ）
第十三章：光
第5节：光的衍射
1．观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射 现象的条件。能用衍射知识对生活中的显现进行解释和分析。 2．初步了解衍射光圈。
光的衍射现象进一步证明了光具有波动性，这对发展光的波动理论 起到了重要的作用。讲述思路是先让学生思考一般情况下不容易观察到 光的衍射现象的原因，然后再观察衍射实验，来说明光的衍射现象及发 生衍射的条件。由于衍射现象产生的物理过程分析起来比较复杂，只进 行定性分析。
人教版高中物理选修3-4课件 13 光的衍射课件
不只是狭缝、圆孔和圆盘，各种不同形状的物体都能使光发生 衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生 衍射的结果．
想一想：
为什么我们说光沿直线传播是有条件的？
我们通常所说“光沿直线传播”只是一种特殊情况，光在没有 障碍物的均匀介质中是沿直线传播的。
考虑到光的衍射，则只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的 情况下，光才可以看作是沿直线传播的。
单色光形成明暗条纹， 白光形成彩色条纹
三、圆孔衍射
1、孔较大时——
A S
光沿直线传播
屏上出现光斑， 但边缘有些模糊.
光的衍射
B
三、圆孔衍射
2、孔减小时——
A S
光沿直线传播
屏上出现光源倒立的像
小孔成像
B
三、圆孔衍射
3、孔较小时——
光的衍射
屏上出现衍射图板上，板上有可以自由收缩的正方形
二、光的双缝干涉与单缝衍射的比较
种类 项目
单缝衍射
双缝干涉
产生 障碍物或孔的尺寸比波 频率、振动方向相同,相位差
条件 长小或跟波长差不多 恒定的两列光波相遇叠加
不 同
条纹 宽度
条纹宽度不等,中央最宽
条纹宽度相等
点
条纹 各相邻条纹间距不等,越 间距 靠外条纹间距越小
各相邻条纹等间距
亮度 中间条纹最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相等
孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光
屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列：
A．圆形光斑
B．明暗相间的彩色条纹 C．变暗消失
答案：
D．正方形光斑 E．正方形光斑由大变小
D→E→A→B→C
最新人教版高中物理选修3-4第十三章《光的衍射》教材梳理
疱丁巧解牛知识·巧学一、光的衍射1.衍射现象波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孔的尺寸比波长小或跟波长差不多.深化升华一切波在遇到障碍物或孔时，都可以发生衍射，要注意区分发生衍射和产生明显衍射现象的区分.3.三种不同的衍射现象（1）单缝衍射①单缝衍射：如图13-5-1所示，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传播到光屏上的AB区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA′、BB′区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象.图13-5-1要点提示衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已，“闻其声不见其人”就是声波衍射的原因.②特点：a.缝变窄时，光有了明显的衍射现象，光所照射的区域变大，由于通过缝的光能少了，因此条纹的亮度会降低.b.在衍射现象中，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同，中央亮条纹不仅亮度大，宽度也大.要点提示用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，与干涉条纹有区别.深化升华用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光.（2）圆孔衍射如图13-5-2所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图中甲所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图中乙所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环.图13-5-2特点：衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小.深化升华(1)单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环；(2)白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环.（3）泊松亮斑——障碍物的衍射现象在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来，但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑.各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清，若单色光传播途中，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.辨析比较白光的衍射和单色光的衍射的区别白光的衍射条纹为中央亮而宽外侧暗而窄，靠近光源的外侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色，条纹间距不等.而单色光的衍射条纹为中央亮而宽外侧暗而窄，条纹间距不等.因可见光中红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，各色光的波长不同，在发生衍射时的条纹间距也各不相同，对同样的障碍物或孔的尺寸，红光波长最长，产生的衍射条纹间距最大，紫光波长最小，产生的衍射条纹间距最小，所以红光在外侧而紫光在内侧.4.衍射现象的分析（1）用单色光照射狭缝，在狭缝较宽时，屏上出现一段亮条纹，且缝越窄，亮条纹也越窄，因为此时狭缝宽度比波长大很多，光是沿直线传播的；当狭缝很窄时，屏中央出现一条比狭缝宽度大很多的亮条纹，两侧的亮条纹离中央亮条纹更远，产生了明显的衍射现象.（2）用单色光照射小孔，随着圆孔的减小，屏上先后出现的是：圆形亮斑→光源倒立的像（小孔成像）→明暗相间的圆环（衍射图样）.（3）衍射条纹的产生，实质上是光波发生干涉的结果，即相干波叠加的结果.当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时，小孔处看作有许多点光源，障碍物的边缘也要看成许多点光源（惠更斯原理）.这些点光源是相干光源，发出的光相干涉，在光屏上形成亮暗相间的条纹.5.光的干涉和光的衍射的比较（1）双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是极多且复杂的相干光的叠加.（2）单缝衍射时，照射光的波长越长，中央亮纹越宽，衍射和干涉都能使白光分色，且中央白光的边缘均呈红色.（3）干涉和衍射的图样有相似之处，都是亮暗相间的条纹，只是干涉条纹中各条纹宽度和亮纹亮度基本相同，衍射条纹中各条纹宽度和亮纹亮度均不等，中央亮纹最宽最亮.辨析比较单缝衍射与双缝干涉现象都有明暗相间的条纹，它们有以下相同点与不同点：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.问题·探究设计实验探究问题当光在传播中遇到孔时，会因为不同大小的孔发生不同现象吗？探究过程:实验原理：让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，孔后的屏上将先后出现不同的现象（遮住侧面光）.实验器材：蜡烛、遮光板（有一个可自由收缩的三角形孔）、屏.实验过程：当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如图13-5-4甲所示，随着三角形也缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如图13-5-4乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗.图13-5-4探究结论:随着三角形孔的缩小，光分别呈现出在不同条件下的传播特点：直线传播和发生衍射.。
13.5《光的衍射》课件(人教选修3-4)
•例1：用单色光分别通过小
圆盘和小圆孔做衍射实验时， 它们的特点如何？
圆孔衍射
S
圆孔衍射
光直线传播形成的影 （圆屏）
圆屏衍射
S
泊松亮斑
在其影子的中心有一个亮斑
•小圆盘和小圆孔做衍射图
样特点
小圆孔做衍射
例2：下列现象属于光的衍射现象的是：
A.雨后天空出现绚丽的彩虹 答案：D B.阳光下肥皂膜上的彩色条纹 C.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹 D.对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条 纹 E.在两块相互压紧的平行玻璃板面上看 到的彩色条纹
2.某同学以线状白炽灯为光源，利用 游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光 的衍射现象后，总结出以下几点： A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭 缝平行 B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭 缝垂直 C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有 关 【ACD】 D.衍射条纹的间距与光的波长有关
练习3：观察实验回答下列问 题 1.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, 观看远处的日光灯管或线状白炽灯 丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以 看到 【C】 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
比较:双缝干涉与单缝衍射图样
衍射现象和干涉现象条纹的不同 点和相同点： • 相同点：由于光的叠加而产生的， 明暗相间的。 • 不同点：双缝的条纹是等间距的各 条纹的亮度差别较小，条纹条数较 多。 • 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而 宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布
练习1 用单色光照射双缝，在像屏 上观察到明暗相间的干涉条纹，现 用遮光板将其中的一个缝挡住，则 像屏上观察到 A、宽度均匀的明暗相间的条纹。 B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。 C、一条亮纹。 D、一片亮光。 【B】
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射课件
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
课内探究
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
•探究一 对光的衍射现象的理解
• 这是用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成 的影，影的中心有一个圆形的亮斑，你知道这是 怎样形成的吗？
• 提示：光的衍射
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
• 1．光的衍射
亮度_________。
• 3．反衍射射光栅的透种射类
• _________光栅和_________光栅。
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
• 『判一判』 • (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。( ) • (光3)芒隔，着是帐光幔的看干远涉处现的象灯。，见到灯周围辐射彩色的×
1 课前预习 2 课内探究 3 素养提升 4 课堂达标 5 课时作业
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
课前预习
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
•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．产生明显衍比射光现波象波长的小条件与光波波长差不多时 • 障碍物或孔的尺寸_____________或
人教版选修3-4高中物理选修13.5光的衍射
• 2．三种不同的衍射现象
人教版高中物理选修3-4课件《15.3光的衍射和偏振》
4、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时， 在光屏上得到衍射图形，它们的特征是
A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是 亮的
B．中央均为亮点的同心圆形条纹 C．中央均为暗点的同心圆形条纹 D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是 暗的
5、我们经常可以看到，凡路边施工处总挂有红色 的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外， 还有一个重要的原因，这一原因是红色光
激 光 束
激 光 束
圆板衍射现象
激 光 束
圆孔、圆板衍射条纹的特征
圆孔中央亮斑周围出现明暗 相间的圆环，环的亮度、间 距不等 圆板在影的边缘形成明暗相 间圆环，板足够小时，影的 中央出现亮斑 白光照射时出现彩色条纹
圆孔衍射
圆板衍射
泊松亮斑，P86阅读资料
原因:来自单缝或圆孔或障碍物 边缘上不同位置的光,在屏上叠 加的结果. （干涉）
再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是 沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航， 因而不会迷路。
5、偏振现象的应用：液晶显示
液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的 液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料— —胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。
5、偏振现象的应用：液晶显示
如果有光线进入,通过第一 个偏振片后，将被液晶分子逐 渐改变偏振方向.由于光线沿 着分子排列的方向传播，光线 最终将从另一端射出．
3)光源直接发出的光------自然光； 通常看到的绝大多数光-----偏振光
V
V
自然光
偏振光
自然光在反射和折射后成偏振光
自然光射到两种介质
i
n1
的界面上，如果光入 射方向合适，使反射
n2
光和入射光垂直。
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光的明显衍射条件：
障碍物或孔的尺寸小于 波ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ或者和波长差不多。
光的衍射
S
单缝衍射条纹
条纹不等间距， 中央条纹亮而宽， 两侧条纹较暗较窄，对称分布
单缝衍射条纹
单缝不变，波长越大，衍射越明显， 中央亮纹越宽
波长一定时，单缝越窄， 现象越明显，中央亮纹越 宽越暗
为什么平时隔墙可以听见别人 的声音却看不到人？
衍射光栅
定义：由许多等宽的 狭缝等间距排列起来 形成的光学元件。 原理：如果增加狭缝 的个数，衍射条纹宽 度变窄，亮度将增加。 分类： • 透射光栅 • 反射光栅
比较:双缝干涉与单缝衍射图样
衍射现象和干涉现象条纹的不同 点和相同点：
• 相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相 间的平行条纹。 • 不同点：双缝干涉的条纹是等间距的各条 纹的亮度差别较小，条纹条数较多。单缝 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两 侧条纹较暗较窄，对称分布。
13.5光的衍射
水波的衍射
S1
为什么平时隔墙可以听见别人的 声音却看不到人？
• 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?
光的直线传播
S
单缝衍射实验
光的衍射
光离开直线传播路径绕 到障碍物阴影里去的现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍 射图样。
• 声音的波长比光的波长大的多， 更容易发生明显衍射，即更容 易绕过障碍物向前传播。
• 用单色光分别通过小圆盘和 小圆孔做衍射实验时，它们 的特点如何？
圆孔衍射
S
圆孔衍射
光直线传播形成的影 （圆屏）
圆屏衍射
S
泊松亮斑
在其影子的中心有 一个亮斑
• 小圆盘和小圆孔做衍射图 样特点
小圆孔做衍射