人教版高中物理选修3-4课件13-5《光的衍射》ppt.pptx

1．为什么日常生活中很难观察到光的衍射现象？ 提示：由于光波的波长很小，日常生活中的挡光物体尺寸 远大于光的波长，难以满足光发生明显衍射现象的条件，所以 日常生活中很难观察到光的衍射现象。
2．如何理解“光沿直线传播”这一规律？ 提示：光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般 情况下，由于障碍物都比较大(相对光的波长来说)，衍射现象 很不明显，故光可近似地看做是沿直线传播。所以，光沿直线 传播只是近似规律。
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第十三章 光
第5节 光的衍射
[学习目标] 1.知道光的衍射现象，明确明显衍射现象的产 生条件。
2．了解几种不同衍射现象的图样。 3．能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。
[知识定位] 重点：1.发生明显衍射现象的条件。2.三种衍 射图样的特点。
难点：1.三种衍射图样的对比。2.单缝衍射与双缝干涉的比 较
1．单色光的单缝衍射图样和双缝干涉图样的条纹都是等间 距的吗？
提示：单缝衍射条纹不等间距，而双缝干涉条纹是等间距 的。
2．白光的单缝衍射图样和双缝干涉图样有什么共同特点？ 提示：中央条纹均为白光，两侧条纹为彩色。
例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黑相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹 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
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关于光的衍射理解的三个误区 [示例] 关于光的衍射现象，下面说法正确的有( ) A．只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发 生光的衍射现象 B．当光的波长大于障碍物的尺寸时，完全不产生衍射现 象 C．发生小孔衍射时，若减小小孔直径，条纹变亮 D．发生小孔衍射时，若稍微增大小孔直径，条纹变亮
例2 单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到 的图样是( )
解析：单色光源经狭缝发生衍射，衍射图样中间是亮而宽 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：A
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， 两侧的条纹变窄。 (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；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮 纹逐渐变暗。
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 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的现象 ——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。
解析：任何障碍物都可以使光发生衍射，A、B错。当发生 小孔衍射时，孔径越小，衍射现象越明显(屏上衍射图样分布的 范围越大)，但由于孔小时，通过孔的光的能量少，故而图样将 变暗，因此C也是错误的。选D。
答案：D
[误点提炼] 误区1：误认为障碍物或小孔的尺寸比波长大 就不发生衍射
产生误区的原因是不理解发生明显衍射的条件。衍射是波 的特有现象，只是有时衍射现象不明显。
答案：D
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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
比波长小或跟波长相差不多
。
3．几种衍射现象
(1)单缝衍射： ①单色光的衍射条纹是一些 明暗相间 的条纹，中央 最宽、最亮 ，离中央条纹越远，亮条纹的宽度 越小 ，亮度 越低 。 ②白光的衍射条纹中间为 白色条纹 ，两侧为 彩色条纹 。
答案：AC
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，观看远处的线状白炽灯丝(灯丝或灯管都要平行 于狭缝)，可以看到( )
A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧状条纹 C．彩色的直条纹 D．彩色弧状条纹
解析：白炽灯(或日光灯管)发出的光是复色光，其中各种 色光的波长不同，产生的单缝衍射图样中条纹宽度和间距都不 相同，因此形成彩色条纹，因是狭缝，所以是彩色直条纹，故 选项C正确，A、B、D错误。
3．衍射光栅的构造特点以及光栅衍射条纹的特点是什么？ 提示：衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形 成的光学仪器，光栅衍射形成细而亮的衍射条纹。
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要点 光的衍射
1.对光的衍射的理解 (1)衍射现象和衍射条纹 ①衍射现象：光通过很窄的缝或很小的孔时，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。
答案：C
3. 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图 样，下图的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )
A．a、c C．a、d
B．b、c 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 缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是 单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样。
[疑后小练] 对于单缝衍射现象，以下说法正确的是( ) A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮 B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显 C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线 D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
解析：产生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸 跟波长差不多，或者比波长小。由于光波波长很短，所以在单 缝衍射现象中，缝的宽度d越小，衍射现象越明显。所以B答案 是正确的。缝的宽度d越小，透过缝的光的能量越小，亮度也越 小，故A错。缝的宽度d越小，越容易发生衍射，即容易偏离直 线路径绕到障碍物阴影中去，故C错，在缝的宽度d不变的情况 下，入射光波长越短，越不容易发生衍射现象，故D错。所以 正确答案应选B。
③中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽 度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条 纹间距就越大。
④用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩 色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。
(2)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。如图所 示。
(3)不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑) ①中央是亮斑。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。
3．单缝衍射与双缝干涉的比较
4.衍射光栅 (1)衍射光栅的结构：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形 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。
(2)圆孔衍射：中间是大且亮的 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 。
(3)泊松亮斑：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。
二、衍射光栅 由许多 等宽 的狭缝 等距离 地排列起来形成的光学元件。 和单缝衍射相比，衍射光栅的衍射条纹的间距 变窄 ，亮度 增加 。分为 透射光栅 和 反射光栅 两类。
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 其阴影处出现光点，是衍射现象，光的衍射现象只有明显与不 明显之分，D项中大光斑的边缘模糊，正是衍射造成的，不能 认为不存在衍射现象。A、C正确，B、D错误。
答案：AC
1．光照射到不透明的物体上一定能发生衍射吗？ 提示：是的。只是有的衍射不明显，我们不易观察到。 2．单色光的单缝衍射条纹与白光有何不同？ 提示：单色光的衍射条纹是明暗相间的，白光的衍射条纹 是彩色条纹。
答案：B
来自百度文库 课堂对点练习
要点 光的衍射 1. 在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列 说法中正确的是( ) 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：发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波 长小或跟波长差不多，则A、C正确，B、D错误。
误区2：误认为单缝变窄衍射现象明显后，衍射条纹亮度增 加
产生误区的原因是没有从能量角度正确把握衍射现象，单 缝变窄后通过缝的能量减小，条纹变暗。
误区3：误认为衍射条纹是等间距的 其原因是没有掌握双缝干涉图样与单缝衍射图样的区别。 双缝干涉条纹是等间距的；单缝衍射条纹不等间距，中央条纹 最宽，越往两侧条纹间距越小。
②衍射条纹特点：衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央 条纹最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度 越低。
(2)光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相差不多。
2．三种衍射图样的特点比较 (1)单缝衍射图样 ①中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等。越靠 外，条纹间距越小。 ②缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹 的亮度降低。