鲁科版物理选修3-4课件：第5章 第2节 光的衍射
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知
识
点
一
学
第2节 光的衍射
业 分
层
测
评
知 识 点 二
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光的衍射
[先填空]
1．光的衍射现象 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将改变沿直线传播的规律而 绕到
障碍物后面传播的现象． (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，其余条纹向两侧逐渐变窄、变暗；白光通过狭 缝时，在屏上出现 彩色 条纹，中央为 白色 条纹．
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[后思考] 为什么通过光栅后得到的条纹与双缝干涉条纹不同？ 【提示】 双缝干涉是由于干涉光源通过双缝后叠加产生的，通过光栅后在 光屏上叠加的光具有同频率及相位差恒定的干涉特点，产生多缝干涉，也有单缝 衍射．因此，其条纹是多缝干涉和单缝衍射条纹共同的结果，不同于双缝干涉条 纹．
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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．
(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)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．
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2．不透明的小圆板衍射图样 (1)泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小． (2)与圆孔衍射图样比较 ①均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑． ②圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小． ③圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环 或暗环间距随半径增大而减小． ④圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而小圆板衍射图样的外侧是明亮的．
【导学号：78510059】
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(1)先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑 [图(a)]，这是________的结果．
(2)再换上圆孔中等的那块板[图(b)]，可以看到________________． (3)最后用圆孔最小(直径约1 mm)的那块板[图(c)]，可以看到衍射现象更明 显，这说明________________． 【解析】 (1)光沿直线传播． (2)发生了衍射现象． (3)孔越小衍射越明显．
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【解析】 衍射图样是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，故A、B、E 正确，C、D错误．
【答案】 ABE
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2．取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小 不一.
(2)圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现 明暗 相间的圆环．
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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 相差不多 要 小 的时．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
多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越亮． (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 光栅和 透射 光栅．
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[再判断] 1．显微镜的镜头越小其分辨本领越低．( √ ) 2．多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时更宽．( × ) 3．光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果( √ )
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衍射对分辨率本领的影响及衍射光栅
[先填空]
1．一个光学仪器的分辨率本领是指将两个相互靠近的物体的像 分离开来的能
力．
2．光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于小圆孔，透镜直径越小，
产生的衍射现象越
明，显分辨本领就越低．
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3．衍射光栅 (1)结构：有许多等宽的狭缝 等距离 排列起来形成光学元件．狭缝的个数越
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[后思考] 单缝的宽度会对衍射现象产生怎样的影响？ 【提示】 单缝宽度越小，衍射现象越明显，但衍射条纹的亮度越小．
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[核心点击] 1．三种衍射图样
光的单缝衍射
圆孔的衍射 图5-2-1
遮光板的衍射
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2．单缝衍射与双缝干涉的比较
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1．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 E．入射波的波长越大，越容易观察到明显的衍射现象
【答案】 见解析
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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，而两侧的亮条纹逐渐变窄． 2．根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很 小，而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，而两侧的亮纹逐渐变暗．
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[核心点击] 1．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5-2-3所示．
图5-2-3
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(2)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．
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．
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[再判断] 1．衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的．( × ) 2．所有光都能发生衍射现象．( √ ) 3．红光比紫光更容易发生明显衍射现象．( √ )
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3．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，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 现象 E．透镜的直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低
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光的衍射
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1．光的衍射现象 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将改变沿直线传播的规律而 绕到
障碍物后面传播的现象． (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，其余条纹向两侧逐渐变窄、变暗；白光通过狭 缝时，在屏上出现 彩色 条纹，中央为 白色 条纹．
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[后思考] 为什么通过光栅后得到的条纹与双缝干涉条纹不同？ 【提示】 双缝干涉是由于干涉光源通过双缝后叠加产生的，通过光栅后在 光屏上叠加的光具有同频率及相位差恒定的干涉特点，产生多缝干涉，也有单缝 衍射．因此，其条纹是多缝干涉和单缝衍射条纹共同的结果，不同于双缝干涉条 纹．
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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．
(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)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．
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2．不透明的小圆板衍射图样 (1)泊松亮斑图样中的亮环或暗环间距随半径增大而减小． (2)与圆孔衍射图样比较 ①均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑． ②圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小． ③圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，圆板衍射图样中亮环 或暗环间距随半径增大而减小． ④圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而小圆板衍射图样的外侧是明亮的．
【导学号：78510059】
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(1)先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑 [图(a)]，这是________的结果．
(2)再换上圆孔中等的那块板[图(b)]，可以看到________________． (3)最后用圆孔最小(直径约1 mm)的那块板[图(c)]，可以看到衍射现象更明 显，这说明________________． 【解析】 (1)光沿直线传播． (2)发生了衍射现象． (3)孔越小衍射越明显．
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【解析】 衍射图样是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，故A、B、E 正确，C、D错误．
【答案】 ABE
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2．取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小 不一.
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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 相差不多 要 小 的时．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
多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越亮． (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 光栅和 透射 光栅．
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1．一个光学仪器的分辨率本领是指将两个相互靠近的物体的像 分离开来的能
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2．光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于小圆孔，透镜直径越小，
产生的衍射现象越
明，显分辨本领就越低．
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3．衍射光栅 (1)结构：有许多等宽的狭缝 等距离 排列起来形成光学元件．狭缝的个数越
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光的单缝衍射
圆孔的衍射 图5-2-1
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2．单缝衍射与双缝干涉的比较
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1．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 E．入射波的波长越大，越容易观察到明显的衍射现象
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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，而两侧的亮条纹逐渐变窄． 2．根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很 小，而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，而两侧的亮纹逐渐变暗．
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[核心点击] 1．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5-2-3所示．
图5-2-3
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(2)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．
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．
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[再判断] 1．衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的．( × ) 2．所有光都能发生衍射现象．( √ ) 3．红光比紫光更容易发生明显衍射现象．( √ )
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3．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，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 现象 E．透镜的直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低