2013届高考物理核心要点突破系列课件：第20章第二节《光的衍射》(人教版选修3-4)

衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不
明显而已．声波可发生明显的衍射现象，如“闻其 声不见其人”就是这个原因． (2)图样特征 缝变窄时，光路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．在衍射现象中，中央亮条纹不仅亮度大，
宽度也大．用单色光照射单缝时，光屏上出现亮暗
环．
3．圆屏衍射 (1)圆屏衍射现象 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 屏后面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
发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图
中丙所示的衍射图样，出现亮暗相间的圆环．
图20－2－3
(2)图样特征
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，用不同的光照
射时所得图样也有所不同．如果用单色光照射时，
中央为亮圆，外面是亮度越来越小的亮环；如果
用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆
在圆屏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，后人就把这个亮斑 叫做泊松亮斑．
(2)图样特征
小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，
图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而
减小．
4．三种衍射图样的比较 如图20－2－4所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产 生的衍射图样的照片．由图可知： (1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状 是不同的．
2．圆屏衍射——泊松亮斑
当光照到不透光的极小圆板上，在圆板的 正后方 _____________出现的亮斑，它是证实光的 波动 _________理论的有力的实验依据．
四、光的衍射现象的意义
1．干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射现象 波动性 越长 证明了光具有_____________，波长_______，干 涉和衍射现象就越明显． 2．衍射现象说明“光沿直线传播”只是近似规律， 只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看 作是沿直线传播的．
第二节
光的衍射
目标概览
课前自主学案
第二节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
目标概览
学习目标：1.知道光的衍射现象，知道发生明显衍 射的条件． 2．知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种 近似． 重点难点：1.光发生明显衍射的条件． 2．衍射条纹的特点及影响中央亮纹的宽度的因素．
课前自主学案
的．
干涉条纹和衍射条纹
例2 如图20－2－6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(
)
图20－2－6
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图样光的波长短 D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
【答案】
【点评】
A
(1)干涉条纹与衍射条纹的主要区别是
等间距和不等间距；
(2)干涉条纹宽度和衍射条纹的中央亮纹宽度都随
入射光波长的增大而增大．
变式训练2
关于衍射下列说法中正确的是(
)
A．单缝衍射的图样与双缝干涉的图样都是亮暗相
间的条纹
B．单缝衍射与双缝干涉的图样完全一样
C．单缝衍射条纹宽度不等，中央亮纹最宽
干涉现象和衍射现象都是波所特有的现象，但两者 还是有很大不同的． 1．产生条件不同 光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加．只 要狭缝或孔足够小，任何光都能发生明显衍射．
2．条纹宽度不同 双缝干涉是等宽的，条纹间的距离是相等的，而 单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条 纹逐渐变窄． 3．光强分布不同 双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧光强变化很小，
亮 (1)单色光单缝衍射条纹的特点：中央为______条 纹，两侧有亮暗相间的条纹，条纹的间距和亮度
___________，中央亮条纹既宽又亮，两侧条纹宽 不等 减小 度、亮度逐渐________． 亮 (2)白光单缝衍射条纹的特点：中央为既_______且 宽 ________的白色条纹，两侧是变窄变暗的 彩色 _________条纹．
【自主解答】 干涉条纹是等距离的条纹， 因此， a、 b 图是干涉图样， d 图是衍射图样， A 项正确， c、 故 L B 项错误；由公式 Δx＝ d λ 可知，条纹宽的入射光 的波长长，所以 a 图样的光的波长比 b 图样的光的 波长长，故 C 项错误；c 图样的光的波长比 d 图样 的光的波长长，故 D 项错误．
一、光的衍射
能够绕过障碍物 光在遇到障碍物时，_______________________而
照射到阴影区域的现Leabharlann Baidu叫做光的衍射．
二、光发生明显衍射现象的条件 小 当孔和障碍物的尺寸比光波波长_______，或者跟
相差不多 波长_______________时，光才能发生明显的衍射 现象．
三、衍射图样 1．单缝衍射：
D．用白光作单缝衍射实验时，所得衍射条纹全部 是彩色的 答案：AC
知能优化训练
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而单缝衍射条纹的光强分布主要集中在中央亮纹，
两侧的亮纹逐渐变暗．
4．条纹的变化情况不同
双缝干涉的条纹间距离与波长成正比，条纹间距
随波长的变化而变化．单缝衍射的条纹随缝宽而
变化，缝越窄衍射现象越明显，如图20－2－5.
图20－2－5
课堂互动讲练
发生明显衍射现象的条件
例1 在用单色平行光照射单缝，观察衍射现象的
解析：选D.本题综合考查了光在不同情况下的前 进行为．当孔足够大时，由于光的直线传播，所 以屏首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的 继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故 为小圆形光斑，随着小孔的进一步缩小，当尺寸 与光波长相当时，出现了亮暗相间的衍射条纹，
最后随小孔的闭合而全部消失，所以只有D是正确
为：在障碍物的尺寸小于波长时，障碍物越小，
衍射越不明显．实际上，在波长一定时，障碍物 越小，衍射越明显．
变式训练1 让太阳光垂直照射一块遮光板，板上 有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔 缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后 出现( ) A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失 B．由大变小的三角形光斑，亮暗相间的彩色条纹， 直至条纹消失 C．由大变小的三角形光斑，亮暗相间的条纹，直 至黑白色条纹消失 D．由大变小的三角形光斑，小圆形的光斑，亮暗 相间彩色条纹，直至条纹消失
核心要点突破
一、三种典型衍射的比较 1．单缝衍射 (1)单缝衍射现象 图20－2－1 如图20－2－1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′区出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象．
实验中，下列说法正确的是(
A．缝越窄，衍射现象越明显
)
B．缝越宽，衍射现象越明显
C．照射光的波长越长，衍射现象越明显
D．照射光的频率越高，衍射现象越明显
【解析】
根据光发生明显衍射的条件可知，在
入射光波长一定的情况下，缝越窄，衍射现象越
明显，故A对B错；在缝宽一定时，入射光的波长 越长，衍射现象越明显，故C对D错． 【答案】 【点评】 AC 对光的衍射现象，有的同学错误的认
相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，
如图20－2－2所示，与干涉条纹有区别．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．
图20－2－2
2．圆孔衍射 (1)圆孔衍射现象
如图20－2－3所示，当挡板AB上的圆孔较大时，
光屏上出现图中乙所示的情形，无明显衍射现象
图20－2－4
(2)衍射条纹的间距不等．仔细比较乙图和丙图可 以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别： 小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊 松亮斑”；小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随 着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或 暗环间距随半径的增大而增大．
二、光的干涉现象和光的衍射现象的区别