光的衍射预习报告
新教材2020-2021高中人教版物理选择性必修第一册学案：4.5光的衍射
5．光的衍射目标体系构建明确目标·梳理脉络【学习目标】1．知道光的衍射现象和产生明显衍射的条件。
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并初步了解衍射光栅。
【思维脉络】光的衍射—⎪⎪⎪⎪⎪⎪→衍射现象→图样特点—⎪⎪⎪⎪→单缝衍射→小孔衍射→障碍物的衍射(泊松亮斑)→产生明显衍射现象的条件→衍射光栅课前预习反馈教材梳理·落实新知知识点1光的衍射1．衍射现象光通过很窄的缝和很小的孔时，光没有沿__直线__传播，它绕过了缝或孔的边缘，传播到了障碍物__后面__的地方。
2．产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长__相当__，甚至比光的波长__还小__。
知识点2衍射图样1．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__变窄__，亮度__变暗__。
(2)狭缝越窄，中央亮条纹__越暗__。
2．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。
知识点3衍射光栅1．结构有许多等宽的狭缝__等距离__排列起来形成的光学元件。
狭缝的个数越多，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。
思考辨析『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。
(×)(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。
(√)『选一选』(多选)在城市交通中，用红灯表示禁止通行，其原理是(CD)A．红光容易产生干涉B．红光照射的距离大C．红光容易引起人们的视觉反应D．红光容易产生衍射详细分析：红光在可见光中的波长最长，容易发生衍射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应。
实验报告之仿真(光的干涉与衍射)
大学物理创新性试验实验项目：单缝﹑双缝﹑多缝衍射现象仿真实验专业班级：材料成型及控制工程0903班姓名：曹惠敏学号：090201097目录1光的衍射2衍射分类3实验现象4仿真模拟5实验总结光的衍射光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。
光的衍射现象是光的波动性的重要表现之一.波动在传播过程中,只要其波面受到某种限制,如振幅或相位的突变等,就必然伴随着衍射的发生. 然而,只有当这种限制的空间几何线度与波长大小可以比拟时,其衍射现象才能显著地表现出来.所有光学系统,特别是成像光学系统,一般都将光波限制在一个特定的空间域内,这使得光波的传播过程实际上就是一种衍射过程.因此,研究各种形状的衍射屏在不同实验条件下的衍射特性,对于深刻理解衍射的实质,研究光波在不同光学系统中的传播规律分析复杂图像的空间频谱分布以及改进光学滤波器设计等具有非常重要的意义.随着计算机技术的飞速发展, 计算机仿真已深入各种领域。
光的干涉与衍射既是光学的主要内容 , 也是人们研究与仿真的热点。
由于光波波长较短,与此相应的复杂形状衍射屏的制作较困难,并且实验过程中对光学系统及环境条件的要求较高.因而在实际的实验操作和观察上存在诸多不便. 计算机仿真以其良好的可控性、无破坏、易观察及低成本等优点,为数字化模拟现代光学实验提供了一种极好的手段. 本次实验利用MATLAB软件实现对任意形状衍射屏的夫琅禾费衍射实验的计算机仿真。
衍射分类⒈菲涅尔衍射菲涅尔衍射：入射光与衍射光不都是平行光的衍射。
惠更斯提出，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。
菲涅尔充实了惠更斯原理，他提出波前上每个面元都可视为子波的波源，在空间某点P的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯－菲涅尔原理。
惠更斯－菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中光的传播问题，成为我们解释光的各类衍射现象的理论依据。
衍射光强实验报告
衍射光强实验报告引言：衍射是波动运动的一种重要现象，我们在生活中时常可以看到这种现象的存在，比如铁丝网的孔隙就可以让光线产生衍射。
通过实验可以证明，当波长为定值时，如果改变衍射孔的大小，则会改变衍射图样的大小和分布。
本次实验旨在通过改变衍射孔的大小，探究不同大小的衍射孔对衍射光强的影响。
实验目的：1.了解衍射实验的原理；2.通过实验研究衍射孔大小对衍射光强的影响。
实验原理：衍射现象是波动理论的一个基本问题，它是波动理论与光学实验的基础。
光的衍射现象是指，当一束光线照射在不规则窄缝上时，出射光束发生弯曲和分散现象。
表现出来的特点是，原来的光束被分成许多微小的光束，照到屏幕上形成的图案称为衍射图。
衍射的实现方式可以是利用单缝、多缝、光栅等不同的装置，其中单缝和多缝衍射是最为经典和简单的实验方式。
由于单缝的大小非常小，因此在实验中考虑到狭缝的宽度和波长，通常使用以下公式计算单缝衍射时的主极小宽度d：$arcsin(\frac{\lambda}{d})=n \lambda$其中，$d$ 为狭缝宽度，$\lambda$ 为光线波长，$n$ 为整数，表示主极小所处的顺序。
对于多个点源形成的衍射图样，可以使用夫琅禾费衍射公式计算衍射干涉模型的分布：$E(\theta)=E_0\frac{\sin (\frac{k a}{2} \sin \theta)}{\frac{k a}{2} \sin\theta}$其中，$E$ 表示干涉模型的强度，$E_0$ 表示入射光强度，$\theta$ 表示衍射角，即屏幕上某点到缝隙的连线与中心连线之间的夹角，$a$ 是缝隙宽度，$k$ 是波矢，等于$2π$ 除以波长。
实验步骤：1.将白光通过凹透镜成为平行光；2.将平行光照在孔径大小不同的导光管中产生衍射；3.将衍射光经由凸透镜成为准平面波直接照在旁边的墙上；4.在定距离上使用光电测量仪器测量不同位置的光强度。
实验仪器：平面镜、凸透镜、凹透镜、导光管、光电测量仪。
X射线衍射晶体结构分析预习报告
三、实验装置 本实验使用的是德国莱宝教具公司生产的 X 射线实验仪。 该装置分为三个工作区：中间是 X 光管区，是产生 X 射线的地方；右边是实验区；左 边是监控区。 X 光管的结构如图 4—6 所示。它是一个抽成高真空的石英管，其下面（1）是接地的电 子发射极，通电加热后可发射电子；上面（2）是钼靶，工作时加以几万伏的高压。电子在 高压作用下轰击钼原子而产生 X 射线，钼靶受电子轰击的面呈斜面，以利于 X 射线向水平 方向射出。 （3）是铜块， （4）是螺旋状热沉，用以散热。 （5）是管脚。 右边的实验区可安排各种实验。
A1 是 X 光的出口。 A2 是安放晶体样品的靶台。 A3 是装有 G—M 计数管的传感器，它用来探测 X 光的强度。 A2 和 A3 都可以转动，并可通过测角器分别测出它们的转角。 左边的监控区包括电源和各种控制装置。节和设置的对象。 B1 是液晶显示区。 B4 有扫描模式选择按键和一个归零按 B2 是个大转盘，各参数都由它来调节和 键。SENSOR—传感器扫描模式；COUPLED 设置。 —耦合扫描模式， 按下此键时， 传感器的转角 B3 有五个设置按键，由它确定 B2 所调 自动保持为靶台转角的 2 倍（如图 4—7）
例如钼原子内主 要有两对电子可在其间跃迁的能级，其能量差分别为 17.4keV 和 － 19.6keV，电子从高能级跃迁到低能级时，分别发出波长为 7.11 10-2nm 和 6.31 10 2nm 的 两种 X 光。这两种 X 光在光谱图上表现为两个尖峰（如图 4-1 中两尖峰曲线所示） ，在理想 情况下则为两条线，故称为“线光谱” ，这种线光谱反映了该物质（钼）的特性，称为“标 识 X 射线谱”或“X 射线特征光谱” 。此外， 高速电子接近原子核时，原子核的库仑场要使它偏转并急剧减速，同时产生电磁辐射， 这种辐射称为“轫致辐射” ，它的能量分布是连续的，在光谱图上表现为很宽的光谱带，称 为“连续谱” （如图 1 中的宽带曲线所示） 。总之，只要让高速电子撞击金属，就可以产生 X 光。 由于 X 光的波长与一般物质中原子的间距同数量级，因此 X 光成为研究物质微观结构 的有力工具。当 X 光射入原子有序排列的晶体时，会发生类似于可见光入射到光栅时的衍 射现象。1913 年英国科学家布拉格父子（W.H.Bragg 和 W.L.Bragg）证明了 X 光在晶体上衍 射的基本规律为(如图 4-2 所示)： 2dsinθ=nλ (1) 其中，d 是晶体的晶面间距，即相邻晶 面之间的距离，θ 是衍射光的方向与晶面的 夹角，λ 是 X 光的波长，n 是一个整数，为 衍射级次， （1）式称为布拉格公式。 根据布拉格公式，既可以利用已知的晶体（d 已知）通过测量 θ 角来研究未知 X 光的波 长，也可以利用已知的 X 光（λ 已知）来测量未知晶体的晶面间距。本实验利用已知钼的 X 光特征谱线来测量氟化锂(LiF)晶体的晶面间距。 2、X 射线在晶体中的衍射 光波经过狭缝将产生衍射现象。狭缝的大小必须与光波的波长同数量级或更小。对 X 射线， 由于它的波长在 0.2nm 的数量级，要造出相应大小的狭缝观察 X 射线的衍射，就相当困难。 冯· 劳厄首先建议用晶体这个天然的光栅来研究 X 射线的衍射， 因为晶体的晶格正好与 X 射 线的波长属于同数量级。图 4—3 显示的是 NaCl 晶体中氯离子与钠离子的排列结构。下面 讨论 X 射线打在这样的晶格上所产生的结果。
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。
9.2光的衍射190415
d
d
解得
400 10 9
4
k - (700 400 ) 10 9 3
可见,只有第一级光栅光谱是完整的。
本次课知识点： 1 光的衍射不易察觉，是因为？
2 衍射条纹特征：中央明纹最亮最宽，两侧明纹 宽度是中央明纹的一半，亮度逐渐减小。
3
明暗纹条件：
a sin
9.2 光的衍射
一 单缝夫琅禾费衍射(掌握) 二 圆孔衍射(了解) 三 光栅衍射(掌握)
光的衍射:光绕过障碍物边缘传播，并形成明暗相间条 纹的现象。
屏幕
屏幕
阴
影
缝较大时，光沿直线传播 缝很小时，发生衍射
一、单缝夫琅禾费衍射
衍射角
f
P
a
o
（衍射角 ：向上为正，向下为负 ）
衍射角：衍射光线与狭缝面法线之间的夹角
公式
δ (2k 1) λ 2
k 1,2 ,
明纹 暗纹
2 衍射图样的特征
各次级亮纹的宽度为中央明纹的一半
各级亮纹的亮度随k 的增大而减小
asin (2k 1)
2
抵消后剩余的 半波带的面积 逐渐减小，光 强逐渐减弱。
3 条纹宽度
S
a
Px
fO
•第k级暗纹到O点的距离
2
两个半波带发出的子波在P点干涉相消，剩 下一个半波带发出的子波在P点叠加，结果 为亮纹。
B
a C
A
思考1： 若AC a sin
2
对应的是明纹还是暗纹？
若AC a sin λ
没有完全抵消，是亮纹，但不是亮 纹中心。
B
声光衍射预习实验报告
一、实验目的1. 了解声光衍射的基本原理和实验方法。
2. 掌握声光衍射实验装置的使用和操作。
3. 分析声光衍射实验结果，验证声光衍射的规律。
二、实验原理声光衍射是指当超声波在介质中传播时，引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化，导致介质的折射率也发生相应的变化。
当光束通过有超声波的介质后，就会产生衍射现象。
这种现象类似于光通过光栅的衍射，因此也称为声光衍射。
在声光衍射实验中，我们主要研究声光衍射的强度分布、衍射角度和衍射效率等参数。
实验原理如下：1. 超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变，从而产生折射率的变化。
这种变化使得介质在空间上形成一个动态光栅。
2. 当光束通过这种动态光栅时，会发生衍射现象。
衍射光的强度分布与光栅的周期、光束的入射角度等因素有关。
3. 通过测量衍射光的强度分布，可以分析声光衍射的规律，验证声光衍射的原理。
三、实验装置与仪器1. 实验装置：声光衍射实验装置主要包括声光介质、超声波发生器、光源、透镜、光电探测器等。
2. 仪器：超声波发生器、光源、透镜、光电探测器、数据采集器、计算机等。
四、实验步骤1. 调整声光介质，使其处于最佳工作状态。
2. 调整光源，使其发出适当强度的光束。
3. 调整透镜，使光束聚焦在声光介质上。
4. 调整光电探测器，使其接收衍射光。
5. 调整超声波发生器的频率和功率，观察衍射光的变化。
6. 记录实验数据，包括衍射光的强度、衍射角度等。
7. 分析实验数据，验证声光衍射的规律。
五、实验数据与结果分析1. 实验数据：记录不同频率和功率下的衍射光强度、衍射角度等参数。
2. 结果分析：a. 分析衍射光的强度分布，验证声光衍射的规律。
b. 分析衍射角度与超声波频率、光束入射角度之间的关系。
c. 分析衍射效率与超声波频率、光束入射角度之间的关系。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们了解了声光衍射的基本原理和实验方法。
2. 我们掌握了声光衍射实验装置的使用和操作，为后续实验奠定了基础。
大学物理实验教案(光栅的衍射)
大学物理实验教案实验项目光栅的衍射教学目的1. 观察光的衍射现象，了解光栅分光的原理。
2. 测定光栅常数和光波波长。
实验原理当光射到光栅面上时，在透光狭缝处光线可透过，而在不透光处则不能透过。
若这些透光狭缝的宽为。
相邻狭缝间不透光部分的宽度为，，称为光栅常数。
本实验装置产生的光栅衍射是夫琅和费衍射，因为衍射屏（光栅）与光源及观察屏之间的距离均为无穷远（入射光栅的入射光和出射光栅的衍射光均为平行光）。
根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的平行光束投射到光栅平面上时，光波将在两个透光狭缝处发生衍射，所有狭缝的衍射光又彼此发生干涉，其结果是在透镜的焦平面上得到一排明亮分立的光谱线。
当平行光垂直入射时，相邻两缝对应点出射的光束的光程差为式中d为光栅常数，称为衍射角。
根据衍射光的干涉条件，当衍射角满足下式时则该衍射角方向上的光将会得到加强，叫做主极大，其它方向的光或者完全抵消，或者强度很小在焦平面上形成暗背景。
我们把时所对应的主极大分别称为中央(0级)极大，正负第一级极大，正负第二级极大，……。
如果入射光不是单色光，而是包含几种波长的光，对于同一级次光的波长λ不同，其衍射角也各不相同，于是复色光将被分解，从而在不同的地方形成不同颜色的光谱线。
但是，在中央主极大位置上，即K=0，处，各颜色的光仍重叠在一起，形成中央明条纹。
在中央条纹两侧对称分布着级光谱，各级光谱线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线，对同一级谱线来说，λ越大，衍射角也越大，λ越小，越小，即彩色谱线排列是长波谱线在外侧，短波谱线在内侧。
如果用分光计测出，则当λ已知时d可求，当d已知时λ可求。
衍射角为其中为望远镜对准所要测定的正级谱线时，A，B两游标读数。
为望远镜对准所要测定的负级谱线时，A，B两游标读数。
教学重点与难点重点：1. 分光计的调节（望远镜调焦、望远镜光轴调节、平行光管调节等）；2. 光栅放置位置的要求；3. 衍射角测量方法。
难点：1. 分光计调节；2. 游标盘读数。
2024年人教版高中物理选择性必修第一册第4章光第5节光的衍射
的学科素养。
【变式训练2】 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,而中央明条纹变宽些
变宽,但亮度逐渐减弱。
【归纳提升】
1.单缝衍射
(1)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,两侧的亮纹逐渐变暗变窄;白光通过狭缝时,在屏上出现
彩色条纹,中央为白色条纹。
(2)同一单色光(如红光)通过狭缝时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大。
2.圆孔衍射
(1)光通过小孔(孔足够小)时,在光屏上出现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,如图甲所示。
(2)若在单色光(如激光)传播途中放一个足够小的圆形障碍物,会发现在
影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑,衍射图样如图乙所示。
【典型例题】
【例题1】 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
现象十分明显。
二、衍射光栅
1.构成:由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
2.特点:增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)只有波长长的光才发生明显的衍射现象。( × )
(2)红光的单缝衍射图样是明暗相间的直条纹。( √ )
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。
物理人教版高二选修3-4课前预习_第十三章_5.光的衍射_word版含解析
第五课时光的衍射
课前预习
情景素材
光的干涉现象反映了光的波动性，而波的另一特有现象是波的衍射现象，那么光是否具有衍射现象呢？为什么日常生活中很难看到光的衍射现象呢？
简答：光会发生衍射现象，日常生活中的障碍物或孔的尺寸都远大于光的波长，所以很难发现明显的衍射现象。
知识预览
1.光绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区的现象叫做___________。
答案：光的衍射
2.发生明显的衍射现象的条件：当障碍物或小孔的尺寸与波长相比差不多或比光的波长___________。
答案：小
3.做单缝衍射实验中，若平行光为单色光，则在屏上得到___________的条纹；若平行光为白光，则在屏上得到__________的条纹。
答案：明暗相间彩色
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衍射现象小实验报告(3篇)
第1篇实验目的通过本次实验，了解并验证光的衍射现象，掌握单缝衍射和双缝衍射的基本原理，观察衍射条纹的形成及其特点，加深对波动光学中衍射概念的理解。
实验原理衍射是光波遇到障碍物或通过狭缝时，发生偏离直线传播的现象。
当障碍物的孔径或狭缝的宽度与光波的波长相当或更小，光波会发生明显的衍射现象。
衍射现象可以分为单缝衍射和双缝衍射。
单缝衍射时，光波通过单缝后，在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹。
衍射条纹的间距与狭缝宽度、光波波长和观察距离有关。
双缝衍射时，光波通过两个相距很近的狭缝后，在屏幕上形成干涉条纹。
干涉条纹的间距与狭缝间距、光波波长和观察距离有关。
实验器材1. 单缝衍射装置：包括激光器、狭缝板、光屏、支架等。
2. 双缝衍射装置：包括激光器、狭缝板、光屏、支架等。
3. 量角器、刻度尺、白纸等。
实验步骤1. 单缝衍射实验（1）将激光器发射的激光束调至最佳状态，确保光束平行。
（2）将狭缝板放置在激光束的路径上，调整狭缝板与光屏的距离，使衍射条纹清晰可见。
（3）观察并记录衍射条纹的间距，用刻度尺测量。
（4）改变狭缝宽度，重复步骤（3），记录不同宽度下的衍射条纹间距。
2. 双缝衍射实验（1）将激光器发射的激光束调至最佳状态，确保光束平行。
（2）将狭缝板放置在激光束的路径上，调整狭缝板与光屏的距离，使衍射条纹清晰可见。
（3）观察并记录干涉条纹的间距，用刻度尺测量。
（4）改变狭缝间距，重复步骤（3），记录不同间距下的干涉条纹间距。
实验结果与分析1. 单缝衍射实验通过实验，我们观察到当狭缝宽度减小时，衍射条纹间距增大；当狭缝宽度增大时，衍射条纹间距减小。
这符合单缝衍射原理。
2. 双缝衍射实验通过实验，我们观察到当狭缝间距减小时，干涉条纹间距增大；当狭缝间距增大时，干涉条纹间距减小。
这符合双缝衍射原理。
实验结论通过本次实验，我们验证了光的衍射现象，掌握了单缝衍射和双缝衍射的基本原理。
实验结果表明，衍射条纹间距与狭缝宽度、狭缝间距和光波波长有关。
4 5 光的衍射 学案 高中物理人教版(2019)选择性必修第一册
4.5 光的衍射学案【学习目标】1．认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解．2．了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系．【重点难点】1．通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性．2．正确认识光发生明显衍射的条件．[预习案]1先通读教材，完成助读，熟记并理解基本知识，再完成检测；2独立完成，用时20分钟一、教材助读光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象。
问题1：什么是波的衍射现象？问题2：能发生明显的衍射现象的条件是什么？问题3：我们常说“光沿直线传播”，那么光是否会产生衍射现象？为什么生活中我们观察不到光的衍射呢？1.光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫。
2.产生明显衍射现象的条件：。
3.当光照到不透光的小圆板时，在阴影的中心会出现一个 ,称为；照射不透明光屏上开的足够小的圆孔时，在另一屏上会出现。
二、预习自测1．关于衍射，下列说法中正确的是( )A．干涉现象中条纹的出现是光波叠加后产生的结果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2．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3．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( )A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的B．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的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[探究案] ---- 合作学习：讨论、展示、点评、大胆质疑、共同探究（分组实验）探究点一光的单缝衍射1.单缝衍射实验．用平行单色光照射狭缝，当缝较宽时，光沿着传播，阴影区和亮区边界清晰；减小缝宽，在缝较窄时，阴影区和亮区的边界变得模糊；继续减小缝宽，当缝足够窄时，尽管亮条纹的亮度有所，但是宽度反而。
光的衍射--学案 (3)
13.5光的衍射学习目标：1.知道光的衍射现象，知道衍射图样.2.知道产生明显衍射现象的条件.3.知道光的衍射条纹与干涉条纹的区别.4.了解衍射对分辨率本领的影响及衍射光栅．重点难点重点：1.理解光的衍射及几种不同的衍射现象的特点．2.产生明显现象的条件．难点：1.掌握衍射条纹的特征．2.衍射条纹与干涉条纹的区别．预习新课：光的衍射1.基本知识(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．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．(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，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．探究交流图5－2－1蜡烛照射到孔可调节大小的挡板上，当孔较大时光沿直线传播，在光屏上形成形状类似孔的亮斑；当孔变得较小时，则在屏上形成烛焰的像；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？【提示】随着孔的缩小，光分别呈现出在不同条件下的传播特点：直线传播、小孔成像、发生衍射．衍射对分辨率本领的影响及衍射光栅1.基本知识(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．(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．狭缝的个数越多，衍射条件的宽度越窄，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．探究交流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．三种衍射图样的比较【问题导思】1．单缝衍射图样有何特点？2．圆孔衍射图样有何特点？3．不透明的小圆板衍射图样有何特点？1．单缝衍射图样(1)中央条纹亮而宽．(2)两侧亮纹具有对称性，亮纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱．(3)波长一定时，单缝较窄的中央条纹较宽，各条纹间距较宽；单缝宽度不变时，光波波长较长的中央条纹较宽，各条纹间距较宽．(4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮纹的条纹内侧为紫色．图5－2－22．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5－2－2所示．(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．(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．3．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．图5－2－3在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图5－2－3所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是(黑线为暗线)()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．很大的不透明的圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板【审题指导】解答本题时应把握以下两点：(1)知道圆孔衍射和圆板衍射的图样特点．(2)能够分辨两种衍射图样．【解析】图样为清晰的衍射图样，故B错；图样中心为亮斑，说明障碍物为D；若为A，则中央有一个小亮点，亮点外为大暗环；若为C，则图样为大暗斑，只是边缘稍模糊．【答案】 D区分圆孔衍射和不透光圆盘衍射的图样1．观察中心圆心和中心圆环：中心圆心处为小亮斑且中心圆环为较宽的暗环时为圆盘衍射；若中心为大且亮的圆形亮斑，中心圆环为细而窄的暗纹时为圆孔衍射．2．观察中心圆环外第一暗纹与周边暗纹：第一暗纹宽于周边暗纹的为圆孔衍射，第一暗纹细且暗的为圆盘衍射．如图5－2－4所示，甲、乙两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图甲是光的______(填“干涉”或“衍射”)图象．由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径_____(填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径．图5－2－4【解析】甲中出现明暗相间的条纹，是衍射现象；由于光波波长很短，约在10－7数量级上，只有障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．图乙的形成可以用光的直线传播解释．所以图甲对应的圆孔的孔径比图乙所对应的圆孔的孔径小．【答案】衍射小于如图5－2－5所示是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(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()图5－2－5A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫【审题指导】在分析干涉、衍射图像的区别时，主要注意图象条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹，若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹．【规范解答】双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条件是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此1、3是干涉条纹，2、4是衍射条纹．干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此1是红光，3是蓝光．同一单缝衍射中，波长越长，条纹越宽，因此2是紫光，4是黄光．【答案】 B单缝衍射与双缝干涉的比较课堂练习：1．(多选)关于衍射，下列说法中正确的是()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】AB2．(多选)如图5－2－6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5－2－6A．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【解析】甲图中的条纹宽度不等，中央宽，两侧窄，应为单缝衍射图样．乙图中的条纹等宽等距，应为双缝干涉图样，故A、B正确，C、D错误．【答案】AB3．(多选)在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是()A．将入射光由绿色换成黄色，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】当光通过单缝发生衍射时，衍射现象明显与否、光屏上条纹宽度及亮度与入射光的波长、缝宽及缝到屏的距离有关．当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，即光偏离直线传播的路径越远；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，衍射条纹间距会变宽．【答案】CD4．(多选)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】AC作业：1．(多选)对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是()A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波的波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D．光的衍射现象说明了光具有波动性【解析】光的干涉现象和衍射现象无疑地说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看做是直进的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故上述选项中正确的是A、B、D.【答案】ABD2．障碍物或孔的尺寸不同，光的一些行为有所不同，光的波长不同，发生的一些光行为也不同，下列说法中正确的是()A．波长越长的光，越容易发生衍射，因此要提高光学仪器的分辨率应尽量使用波长大的光或口径小的透镜B．波长越短的光，衍射越不明显，越容易沿直线传播，因此遥感卫星应尽可能利用波长短的光C．小孔成像的原理是光的直线传播，小孔衍射的原理也是光的直线传播D．小孔衍射不遵守光的直线传播规律，也不遵守光路可逆原理．【解析】提高光学仪器的分辨本领应减小衍射影响，所以要利用波长短的光或口径大的透镜，故A错；卫星遥感要克服大气层对光的遮挡作用，因此应使用波长长的红外线，故B错；小孔衍射是一种衍射现象，不遵守光的直线传播规律，也不遵守光路可逆原理，故C错，D对．【答案】 D3．(多选)在城市交通中，用红灯表示禁止通行，其原理是()A．红光容易产生干涉B．红光照射的距离大C．红光容易引起人们的视觉反应D．红光容易产生衍射【解析】红光在可见光中的波长最长，容易发生衍射，在发生雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气时，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应．【答案】CD4．在太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色、瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于()A．光的干涉、色散和衍射现象B．光的干涉、衍射和色散现象C．光的衍射、色散和干涉现象D．光的衍射、干涉和色散现象【解析】在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象；瀑布溅起的小水滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色是光的衍射现象．【答案】 A5．一束平行单色光，通过双缝后，在屏上得到明暗相间的条纹，则()A．相邻的明条纹或暗条纹的间距不等B．将双缝中某一缝挡住，则屏上一切条纹将消失，而出现一亮点C．将双缝中某一缝挡住，屏上出现间距不等的明、暗条纹D．将双缝中某一缝挡住，屏上的明、暗条纹位置不变，但亮度减半【解析】分清双缝干涉与单缝衍射图样的特点．6．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【解析】由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大．将缝调宽，现象向相反方向变化．故选项A正确．【答案】 A图5－2－77．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图5－2－7所示，则他在光屏上看到的条纹是()【解析】单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是水平的，故B对．【答案】 B8．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，如图5－2－8四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()图5－2－8A．a、c B．b、cC．a、d D．b、d【解析】单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是小孔衍射图样．9．用两支铅笔观察白光的衍射实验中：(1)供观察者用的光源应用_______(选填“点光源”“线光源”或“面光源”)；(2)铅笔狭缝应与光源________(选填“平行或垂直”)；(3)观察的衍射图样中央条纹的颜色是________，两侧出现________；(4)狭缝变窄时，条纹的间距变________，亮度变________．【答案】(1)线光源(2)平行(3)白色彩色(4)宽暗10．让日光通过窗上的小孔射进漆黑的室内，并落在光滑的反射面(如玻璃、瓷碗、镀铬器件或涂上油漆的门窗等)上．这时，你眯着眼并迎着反射方向看去，不但能看到反射面上的白点(太阳虚像)，同时还可以看到在它的两旁出现一排对称的彩带．眼缝越细，这种效应越显著，请分析这是为什么．【解析】反射面上的白光是太阳通过小孔在进入暗室内成像又被反射面反射回来，人看到的是通过反射面成的太阳的虚像；人眯着眼，睫毛交叉就形成了一系列的缝或障碍物形成光栅，光通过光栅衍射就形成了对称的彩带，眼缝越细，衍射现象越明显，彩带越清晰．【答案】见解析。
《光的衍射》 学习任务单
《光的衍射》学习任务单一、学习目标1、理解光的衍射现象的本质和特点。
2、掌握光的衍射的基本原理和相关公式。
3、能够运用光的衍射知识解释常见的光学现象。
4、学会分析光的衍射实验数据，并得出合理的结论。
二、学习重难点1、重点（1）光的衍射现象的产生条件和特点。
（2）单缝衍射和圆孔衍射的规律。
（3）衍射条纹的宽度和亮度与缝宽或孔径的关系。
2、难点（1）对光的衍射现象的微观解释。
（2）衍射条纹的形成原理和数学推导。
三、学习方法1、理论学习通过阅读教材、观看教学视频等方式，系统学习光的衍射的基本概念、原理和公式。
2、实验探究观察光的衍射实验，记录实验现象和数据，分析实验结果，加深对光的衍射的理解。
3、案例分析结合实际生活中的光学现象，如光盘的彩色条纹、泊松亮斑等，运用光的衍射知识进行解释和分析。
4、小组讨论与同学组成学习小组，共同讨论光的衍射相关的问题，交流学习心得和体会。
四、学习资源1、教材《光学》、《物理学》等相关教材。
2、网络资源（1）科普网站上的光的衍射相关文章和视频。
（2）在线课程平台上的光的衍射教学视频。
3、实验器材光具座、单缝、圆孔、激光光源等。
五、学习过程1、知识导入（1）观察生活中的光的衍射现象，如透过狭缝看灯光、透过树叶的缝隙看阳光等，思考这些现象产生的原因。
（2）回顾光的直线传播和光的干涉知识，为学习光的衍射做好铺垫。
2、理论学习（1）光的衍射的定义：光在传播过程中遇到障碍物时，偏离直线传播路径，在障碍物的阴影区域出现光强分布不均匀的现象。
（2）光的衍射的条件：障碍物的尺寸与光的波长相当或小于光的波长。
（3）惠更斯菲涅尔原理：波阵面上的每一点都可以看作是新的子波源，这些子波源发出的球面波在空间相遇时相互叠加，形成新的波前。
3、单缝衍射（1）实验观察：进行单缝衍射实验，观察衍射条纹的形状、宽度和亮度分布。
（2）特点分析：中央条纹最亮最宽，两侧条纹亮度逐渐减弱，宽度逐渐变窄；条纹间距不等，中央条纹两侧的条纹对称分布。
光的衍射教案范文
光的衍射教案范文光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。
接下来是小编为大家整理的光的衍射教案范文，希望大家喜欢!光的衍射教案范文一(一)知识目标1、知道“几何光学“中所说的光沿直线传播是一种近似.?2、知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象.?3、知道观察到明显衍射的条件(二)能力目标了解单缝衍射、小孔衍射，并能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析.(三)情感目标1、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;2、必须有自信心和踏实勤奋的态度;3、在学习中也要有好品质、好作风.教学建议有关光的衍射的教学建议应该让学生了解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性.课本只要求学生初步了解光的衍射现象，不做理论讨论，因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的.首先，要结合机械波的衍射，使学生明确光产生衍射的条件.讲光的衍射要配合演示实验、要让学生能区分干涉图样与衍射图样的区别.单色光干涉图样条纹等间距，衍射图样中间宽两边窄.除了演示实验外，要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察.包括节后的小实验2，以及观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔，以小电珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样--彩色圆环).还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝(对见到的彩色花样可不作解释)等等，以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解.关于演示实验的教学建议光的衍射实验，可以将演示和学生实验同时在一节课内完成单缝衍射仍用激光演示仪.演示时可以再将双缝干涉演示一下，让学生从中对比干涉条纹等间距，衍射条纹中间宽、两边窄，然后让学生用游标下尺观察日光灯通过卡尺两测脚形成的窄缝产生的衍涉条纹.实验中要让学生仔细观察两侧脚间距从大到小逐渐变化.本实验也可用线状白炽灯使缝与灯丝平行，眼睛靠近狭缝可以观察到狭缝两侧的彩色条纹.教学设计示例(-)引入新课一、光的衍射现象上节研究了光的干涉现象，说明光具有波动性.衍射现象也是波的主要特征之一，如果我们能通过实验观察到光的明显的衍射现象，那么也就能更充分地说明光具有波动性.(二)教学过程所谓光的衍射现象，是当光在它传播的方向上遇到障碍物或孔(其大小可以与光的波长相比或比光的波长小)时，光绕到障碍物阴影里去的现象.演示：光的衍射教案范文二教学目的：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。
衍射光学元件实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解衍射光学元件的基本原理和特性。
2. 掌握衍射光学元件的设计和制作方法。
3. 通过实验验证衍射光学元件在实际应用中的效果。
二、实验原理衍射光学元件是利用光的衍射现象来实现特定光学功能的光学元件。
它包括透射光栅、反射光栅、衍射光阑、衍射透镜等。
这些元件在光学系统中可以起到分光、聚焦、滤波、偏振等作用。
衍射光学元件的设计和制作主要基于以下原理：1. 衍射原理：当光波通过狭缝或光栅时，会发生衍射现象，形成一系列明暗相间的条纹。
根据衍射公式，可以计算出衍射条纹的位置和间距。
2. 干涉原理：当两束或多束光波相遇时，会发生干涉现象，形成干涉条纹。
通过控制光波的相位差，可以实现干涉条纹的分布和形状。
3. 偏振原理：光波是横波，具有偏振性质。
通过偏振元件可以控制光波的偏振状态。
三、实验内容1. 透射光栅：- 设计一个透射光栅，计算其光栅常数和狭缝宽度。
- 制作光栅，并测量其实际光栅常数和狭缝宽度。
- 通过实验验证光栅的衍射特性，观察衍射条纹的分布和间距。
2. 反射光栅：- 设计一个反射光栅，计算其光栅常数和狭缝宽度。
- 制作光栅，并测量其实际光栅常数和狭缝宽度。
- 通过实验验证光栅的衍射特性，观察衍射条纹的分布和间距。
3. 衍射透镜：- 设计一个衍射透镜，计算其衍射光栅常数和狭缝宽度。
- 制作衍射透镜，并测量其实际衍射光栅常数和狭缝宽度。
- 通过实验验证衍射透镜的聚焦特性，观察聚焦光斑的大小和形状。
4. 偏振元件：- 设计一个偏振元件，计算其偏振方向和透光率。
- 制作偏振元件，并测量其实际偏振方向和透光率。
- 通过实验验证偏振元件的偏振特性，观察偏振光的变化。
四、实验步骤1. 透射光栅：- 使用光栅设计软件计算光栅常数和狭缝宽度。
- 使用光栅制作工具制作光栅。
- 使用分光计测量光栅常数和狭缝宽度。
- 使用光谱仪观察衍射条纹的分布和间距。
2. 反射光栅：- 使用光栅设计软件计算光栅常数和狭缝宽度。
X射线衍射晶体结构分析预习报告
近代物理实验预习报告X射线衍射晶体结构分析学院数理与信息工程学院班级光信081班姓名陈亮学号08620114时间 2011年04月25日X射线衍射晶体结构分析班级：光信081 姓名：陈亮学号：08620114摘要：本实验通过采用与X射线波长数量级接近的物质即晶体这个天然的光栅来作狭缝，从而研究X射线衍射。
由布拉格公式以及实验中采用的NaCl晶体的结构特点即可在知道晶格常数条件下测量计算出X射线的波长。
也可用它来测定各种晶体的晶格结构。
关键词：X射线衍射晶体结构引言：X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。
波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。
伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。
这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。
实验室中X射线由X射线管产生，X射线管是具有阴极和阳极的真空管，阴极用钨丝制成，通电后可发射热电子，阳极（就称靶极）用高熔点金属制成（一般用钨，用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料）。
用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击靶极，X射线从靶极发出。
电子轰击靶极时会产生高温，故靶极必须用水冷却，有时还将靶极设计成转动式的。
本实验通过对X射线衍射实验的研究来进一步认识其性质。
正文：实验原理：由于X光的波长与一般物质中原子的间距同数量级，因此X光成为研究物质微观结构的有力工具。
当X光射入原子有序排列的晶体时，会发生类似于可见光入射到光栅时的衍射现象。
1913年英国科学家布拉格父子（W.H.Bragg和W.L.Bragg）证明了X 光在晶体上衍射的基本规律为(如图2所示)：2dsinθ=nλ (1)其中，d是晶体的晶面间距，即相邻晶面之间的距离，θ是衍射光的方向与晶面的夹角，λ是X光的波长，n是一个整数，为衍射级次，（1）式称为布拉格公式。
光学实验：折射与光的衍射
实验目的
本实验旨在观察光的 干涉现象，并加深对 干涉现象在光学中的 应用原理的理解。通 过实际操作和观察， 理论知识与实验现象 相结合，增进对光波 特性的认识。
实验目的
观察干涉现 象
深入了解光的干 涉现象
应用理解
理解干涉对光学 的应用
实验器材
干涉装置
实验中必备的光学设备， 用于产生干涉现象
深化对光学 原理的理解
通过实验深化了 对光学原理的理
解
未来展望
拓展知识领域
进一步探究光的特性 研究光在不同介质中的传 播规律 探索光的波动性质
充满挑战和乐趣
挑战自我对光学知识的理 解 探索光学实验中的乐趣 不断突破自我
努力学习
克服实验中遇到的困难 持续提升实验技能 深化理论知识
感谢支持
感谢老师的指导和支持 感谢同学们的合作和帮助 感谢家人的鼓励和支持
光的波长
推断光的波长与 衍射现象的关系
衍射角度
测量不同角度下 的衍射情况
● 04
第四章 光的偏振实验
光的偏振现象
光波的振动方向不同， 称为光的偏振。偏振 光可以通过偏振片实 现，偏振片能够选择 特定方向的光振动方 向，使光线呈现特定 的偏振状态。
实验目的
观察光的偏 振现象
了解不同光波振 动方向的影响
参考资料
在进行光学实验过程 中，参考资料是至关 重要的。光学实验手 册、光学原理教材以 及光学实验报告都是 我们学习的重要依据， 帮助我们更好地理解 光学知识。
感谢观看
THANKS
光源
反射镜
提供光线，使干涉现象可 见
用于调整光线的方向和角 度
实验步骤
01 设置干涉装置 02 发射光线 03 观察干涉条纹
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sin( N ) sin
称为干涉因子，其中，
d sin 。
干涉因子曲线见图 3。它有两大特点： 其一是主级强的位置与缝的数目 N 无关，只要 K (K=0, ±1, ±2 · · ·)，即满足下式 时出现主级强。
sin K / d
此时 sin N 0 ，但是 sin N / sin N 。
时的衍射。但因为实际做不到无穷远，所以一般要求满足光源和观察屏离开衍射物体之间的 距离 D 都远大于 a / 就能观察到夫琅和费衍射现象。其中 a 为衍射物体的孔径， 为光源
2
的波长。 衍射光强的大小和形状是研究衍射光的主要特性。而不同的衍射物体其衍射光强的大小 和形状都不一样。下面是几种衍射光的强度分布公式和原理简介。 1．单缝的夫琅和费衍射 单缝的夫琅和费衍射是指衍射物体为一条狭缝，当单色光通过该狭缝时因为光的波粒二 性而发生衍射现象。从而形成明暗相间的衍射条纹，条纹的宽窄和强弱与狭缝的大小有关， 为了使衍射条纹清晰可见，狭缝大小不能太大，否则各级衍射条纹分辨不清；也不能太小， 否则衍射光太弱，难以被光电管接收到。 如下图 1 所示，激光器发射平行光垂直照射到单缝 S 上产生衍射现象，在右侧光屏上可 以呈现一组明暗相间的衍射条纹。设 a 为单缝的宽度，狭缝和光屏之间的距离为 D，θ 为衍 射角，其在观察屏上的位移为 X，光源的波长为 。
2 a
（3）
1.43 , 2.46 , 3.47 , 4.48 ,.......
a a a a
衍射条纹的强度如果用相对光强 I / I 0 表示，中央主极大的相对强度为 1，各级次极大的相 对强度分别为
I 0.047,0.017,0.008,0.005,....... I0
光的衍射
光作为一种电磁波即有衍射现象，一般衍射分为单缝衍射、多缝衍射和光栅衍射。而根 据狭缝形状又有矩形孔衍射和圆形孔衍射之说。所以不同的衍射光，其光强分布特性也不一 样。实验要求利用现代计算机技术与物理原理分析和研究各种衍射光的强度分布特性。 【实验目的】 1． 观察单缝和多缝衍射现象。 2． 测量衍射图像的光强分布，加深对衍射理论的了解。 3． 测出单缝的宽度。 【实验仪器】 LS650-5 半导体激光器、组合光栅、光具座、接收器和 MT-A 数字检流计。 半导体激光器波长 650nm； 组合光栅由光栅片（图 1）和二维调节架（图 2）构成。
实验中我们使用的是激光光源，激光束的发散角非常小，一般情况下发散角小于 1 豪弧度， 可以近似看做平行光；如果在将衍射屏放置在距离单缝相当远处，省去单缝前后的两个透镜， 同样可以满足夫琅禾费衍射条件。 2．多缝衍射 设多缝衍射的每条缝的宽度为 a ，两条缝的中心距为 d ，每个单缝的衍射强度仍与式（1）和 （2）一致。多缝与单缝衍射的最大差别在于每条缝之间存在干涉。如对相同的衍射角 ，相 了邻两狭缝间的光程差都为 L d sin ，如缝的数目为 N，则干涉引起的强度分布因子为：
图1 由惠更斯—菲涅尔原理可得在衍射屏上一点 P 处的光强 I 为
I I 0
u
由（1）和（2）式可以看出：
sin 2 u u2
(1)
a sin
(2)
（1）当 0 时， u 0 ，则 I I 0 。平行于光轴的 OP0 方向的衍射光束照到光屏 P0 处， 是中央亮条纹的光强，该处光强极大，可以表示为 I 0 Ca ，称为中央主极大。
其中 K=0，±1，±2， · · · ；m=1，2，3， · · ·N-1。 任一 K 内共有 N-1 个零点，即有 N-2 个次级大，式（14）也说明 N 越大，主级强的角度越小，
峰越锐。
图3 【实验内容】
1.观察单缝和多缝衍射现象 根据夫琅禾费衍射条件的要求把光具座上的激光、 组合光栅和接收屏放在合适 的位置，调整二维调节架，分别观察单缝双缝三缝和五缝的衍射图案，描述各自 衍射图案的特点。 2.测量单缝衍射条纹的光强分布 选择上排第一个单缝，调整光具座上器件的位置，使之得到比较清晰的衍射 条纹。取下衍射屏换上光电转换接收装置，调节数字检流计的增益鼓轮，使得当激
图 1 光栅片结构，上排 1 单缝，2 单缝，3 单缝，4 单缝，5 单缝，6 双缝，7 四缝 下排 1 单丝，2 单丝，3 双缝，4 双缝，5 双缝，6 三缝，7 五缝
【实验原理】 光的衍射现象是指光遇到障碍物时偏离直线传播方向的现象。衍射现象一般分两类：菲 涅尔衍射和夫琅和费衍射。其中夫琅和费衍射是指光源和观察者屏离开衍射物体都为无穷远
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（2）当 sin K / a,( K 1, 2,....) 时， u K ，则 I 0 0 。此处的光强度为零，呈现 暗条纹，由于 值很小，可以近似地认为 sin 。 （3）中央主极大两侧暗条纹的角宽度 为
而其他相邻暗条纹之间的角宽度为 / a 。 由（3）式可知：衍射条纹的宽度与单缝的宽度 a 成反比，与波长成正比；中央亮条纹的宽度 是两侧其他各级亮条纹宽度的两倍。其他各级亮条纹光强最大值称为次极大，如图所示 （4）各级次极大对应的衍射角位置根据计算分别为
光刚好照射到接收装置的中心时，数字检流计的读数大概为 1950 A 。旋转光电池
的纵向微调螺杆，每次移动 1mm，测出对应各个位置的光电流，即是对应的光强。 做出 I
X 曲线图。
测出光电池与单缝的距离 D。光强分布曲线上找出各个光强的极小值的位置 X k ， 求出各级暗条纹对应的衍射角 k（ k X k / D ） 。 然后由第一级暗条纹的衍射角计 算出单缝的宽度（ a K / k ） 。 【思考题】 1．如果将单缝和单缝到衍射屏之间的区域都浸入水中，衍射图像将如何变化？ 2. 给你一个已知宽度的单缝， 如何利用单缝衍射的实验方法测出衍射光的波长？
(13)
其二是次级强的数目等于 N 2 。当 sin N 0 ， sin 0 时， sin N / sin 0 ，即出 现强度为零的点，就满足下式：
( K / d
（14）