鲁科版选修34光的干涉衍射偏振光的衍射全市获奖

光的衍射学习指导1【学习目标】1．知道什么叫做光的衍射现象，指出光的衍射现象的主要特征．2．知道产生明显衍射现象的条件，判别光的衍射现象．3．识别光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样．4．弄清光的直线传播与衍射的辩证关系．【学习障碍】1．理解障碍对于光的衍射现象的理解．2．解题障碍如何利用光的衍射解释有关现象．【学习策略】1．理解障碍(1)衍射指光绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播的现象．(2)发生衍射的条件障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长小．(可见光的波长在10-6m～10-7如果20—2—1所示，若S是单色点光源，按直线传播的观点看，光只能在光源与小孔直径所形成的张角范围内传播到光屏，以AB为直径的面积上，若孔足够小，在几何阴影区域的A1B1、A2B2为直径的圆周上能观察到明暗相同的环形光环．若用窄缝代替小孔，在屏上将出现伸入几何阴影区的明暗相间的条纹．图20—2—1若用白光做实验，中间是白色亮纹，两边是彩色条纹．另外，光发生衍射现象使障碍物影的轮廓模糊不清．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亮斑，这是著名的泊松亮斑．在1818年，法国物理学家菲涅耳提出光的波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这初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驳倒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，但阿刺果做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证实了菲涅耳理论的正确性．(3)衍射图样及特点单缝衍射明暗相间的不等距条纹，中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同，中间最亮、最宽，若照射光是白光，中央仍为白色亮条纹，亮边是七彩光最靠近中央的色光是紫光，较远的是红光．圆孔衍射明暗相间的间距不等的同心圆环．圆屏衍射明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一“泊松亮斑”．(4)干涉与衍射条纹的关系光的干涉现象和衍射现象都是光具有波动性的有力的实验证据．它们都是由于光的叠加而产生的，但两者的条纹却有如下区别：双缝干涉的条数较多，明(或暗)条纹的间距相等，各亮条纹的亮度差别较小；单缝衍射的条纹的条数较少，明(或暗)条纹的间距不等，中央亮条纹最亮最宽，两侧亮条纹较暗较窄．2．解题障碍［例1］下列现象属于干涉现象的是____，属于衍射现象的是_______，属于色散现象的是____．A．雨后彩虹B．蝉翼翅膀上的彩色C．用力压紧玻璃板可看到彩色花纹D．透过绸布看灯光可看到花纹E．眯起眼睛看灯丝，灯丝被拉长F．通过放大镜看物体，物体的边缘是彩色的．解析：区分干涉，衍射和色散的方法是分析装置的结构特点，厚的不平行透明体是色散，双缝和薄膜是干涉，单缝、单孔、单丝、多缝、多孔、多丝是衍射，所以属于色散的是A、F；属于干涉的是B、C；属于衍射的是D、E．［例2］将一个不透明障碍物上的正三角形孔从边长10cm逐渐减小到零，让阳光从孔中通过，在障碍物后暗箱中的屏上可看到啥现象？解析：开始阶段，孔比较大，在屏上得到一个三角形亮斑，随着孔的减小，亮斑也变小；孔再小，在亮斑周围出现一个亮度比较弱的圆，这是太阳通过小孔成像；继续减小小孔的尺寸，在光屏上出现彩色的同心圆环，这时是明显的衍射现象；孔再小，光线变弱直到什么也看不见．说明：本题强调了光发生明显衍射的条件，指出了光通过小孔时常见的三种现象．条件解析法分析：用卡尺观察光的衍射现象．［例3］可见光在空气中的波长范围是4400到7700，即4．4×10-4mm到7．7×10-4A．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几mm以下时，才观察到明显的衍射现象B．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到0．4C．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到0．2D．光的衍射条件“跟光的波长可以相比”是非常严格的，只有孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多时才能观察到光的衍射解析：实验证明，卡尺两脚间的狭缝小到0．4［例4］在做单缝衍射实验中，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、单缝的宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故答案为ACD．［例5］取1片硬纸，用剃须刀划一道细缝，做成一个单缝(也可用两支笔并在一起，构成一个单缝)，然后分别用一只眼睛透过细缝观察如图20—2—2所示甲、乙两图，眼睛紧靠缝，缝与水平直线平行，距离图约30图20—2—2解析：现象记录，甲灰白一片，不见直线，乙只看见与缝垂直的直线，不见与缝平行的直线．两条平行直线之间的空白相当于“线光”，眼睛紧靠狭缝(缝与水平直线平行)观察甲图时，来自这些平行的“线光源”的光经过狭缝后，由于衍射，眼睛看到这些平行的“线光源”都变粗重叠在一起，所以看不见黑线了．由于狭缝只是宽度与光的波长可相比拟，因此光只在垂直缝的方向上发生明显的衍射，在观看乙图时，只是那些与缝平行的直线，由于衍射而看不见了；而与缝垂直的直线，由于光在沿着缝的方向并未发生明显的衍射，所以仍能看见．【同步达纲练习】1．用红光进行双缝干涉实验时(缝极窄)，如果用不透光的纸遮住一个缝，则屏上出现的是A．一片黑暗B．一片红光C．原干涉条纹形状不变，但亮度减弱D．不等间距的红黑相间的条纹2．以下关于光现象的说法正确的是A．一个面光源发出的光经较大的障碍物后在屏上的影有本影和半影，这是光发生衍射的结果B．把两支铅笔捏紧，通过中央的细缝去观察日光灯，会看到彩色条纹，这是光发生衍射的结果C．白光通过单缝衍射时，偏离中央亮纹最远的是红光D．一束平行白光经凸透镜折射后，在其后的屏上也会看到彩色的亮环，这是光发生衍射的结果3．下面哪些现象属于光的衍射现象A．雨后美丽的彩虹B．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的色彩条纹C．阳光下肥皂膜上的彩色条纹D．光通过三棱镜产生的色彩条纹4．点光源照射到一个障碍物，屏上所形成的阴影的边缘部分模糊不清，产生的原因是A．光的反射B．光的折射C．光的干涉D．光的衍射5．关于衍射下列说法正确的是A．衍射现象中衍射花样有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．在用单色平行光照射单缝以观察衍射现象时，下面说法正确的是A．缝越窄，衍射现象越明显B．缝越宽，衍射现象越明显C．照射光的波长越短，衍射现象越明显D．照射光的波长越长，衍射现象越明显参考答案【同步达纲练习】1．答案：D解析：屏上将出现红光的单缝衍射图样，即不等间距的红、黑相间的条纹．2．答案：BC解析：选项A是由光的直线传播产生的；选项B是光的衍射产生的；选项C是因为白光中红色光的波长最长，亮纹最宽，故偏离中央亮纹最远；选项D是色散现象．3．答案：B解析：雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩色条纹都是由于光的色散而形成的，是光的折射现象；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的薄膜干涉现象；对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是单缝衍射现象．4．答案：D解析：光在传播过程中遇到障碍物，要发生衍射，进到阴影部分去，只是障碍物太大时，衍射现象不明显，所以只在障碍物影子边缘出现不太显著的