2025版新教材高中物理第4章光5光的衍射课内探究新人教版选择性必修第一册

5.光的衍射探究对光的衍射的理解要点提炼1.光的衍射(1)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差不多。(2)光是一种波光的干涉现象已经表明光是一种波，由于衍射也是波的特点，光能够衍射，因此，光能够绕过障碍物或通过小孔进入阴影区而传播，即发生衍射现象。(3)可见光的波长范围10－6m～10－7m，由发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易视察。2．三种不同的衍射现象(1)单缝衍射单缝衍射图样的特点①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中心是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中心亮纹越宽；②白光的单缝衍射图样中心是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中心亮纹的色光是紫光，最远离中心的是红光。(2)圆孔衍射①单色光的圆孔衍射图样中心亮纹的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，亮环亮度越低；②白光的圆孔衍射图样中心亮纹为白色，四周是彩色圆环。(3)泊松亮斑——障碍物的衍射现象各种不同形态的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发觉在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径慢慢减小的过程中，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。典例剖析1．让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可以变更大小的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)。答案：当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，随着三角形孔缓慢地变小，光斑慢慢变小；当三角形孔小到确定程度时，屏上会出现倒立的烛焰的像(小孔成像)；接着使三角形孔缓慢变小，可以视察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗。对点训练❶某探讨性学习小组用激光束照射圆孔和不透亮圆板后，分别得到如图所示的衍射图样。据此可以推断出(A)A．甲是光射到圆孔后的衍射图样，乙是光射到圆板后的衍射图样B．乙是光射到圆孔后的衍射图样，甲是光射到圆板后的衍射图样C．甲、乙都是光射到圆孔后的衍射图样，甲对应的圆孔直径较大D．甲、乙都是光射到圆板后的衍射图样，乙对应的圆板直径较大解析：题图甲中心为亮度大的圆，外面为明暗相间的圆环，而题图乙在阴影的中心有一个亮斑，故甲为光通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光射到不透光的圆板上形成的衍射图样，故A正确。探究单缝衍射与双缝干涉的比较要点提炼单缝衍射与双缝干涉的比较名称项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多时才有明显的现象频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中心最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小各相邻条纹等间距亮度中间条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点成因干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或者减弱的结果意义干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波(1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列。(2)光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加。典例剖析2．如图所示，a、b、c、d是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样(黑色表示亮条纹)。分析各图样的特点可以得出的正确结论是(B)A．a、b是光的衍射图样B．c、d是光的衍射图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短解析：干涉条纹是等间距、明暗相间的条纹，因此，a、b是干涉图样，c、d是衍射图样，A错误，B正确；由公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，在其他条件相同时，干涉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，C错误；光的衍射图样中，中心条纹宽的入射光的波长长，c图样的光的波长比d图样的光的波长长，D错误。对点训练❷(2024·浙江省嘉兴一中、湖州中学高二下学期期中)如图所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是(A)A．双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝B．双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝C．宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距D．窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，全部条纹宽度相同且等间距，故甲、乙两个是双缝干涉图样，依据双缝干涉条纹间距Δx＝eq\f(L,d)λ可知双缝间距越窄，Δx越大，故甲是双缝宽间距，乙是双缝窄间距；单缝衍射条纹是中间光明且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而单缝越窄，中心亮条纹越宽，故丙是宽单缝，丁是窄单缝。故选A。易错点：混淆了圆板和圆孔衍射图样而出错案例如图中单色光照射的不是一个狭缝，并且视察到如图所示的清晰的明暗相间的图样(黑线为暗纹)，那么障碍物是(D)A．很小的不透亮的圆板B．很大的中间有大圆孔的不透亮的圆板C．很大的不透亮圆板D．很大的中间有小圆孔的不透亮的圆板易错分析：没有分清圆板衍射和圆孔衍射的图样的差别，而错选A。要留意很小的不透亮的圆板产生的图样中心也是亮点，但其四周有一个大的阴影区，在阴影区的边沿有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。正确解答：圆板衍射和圆孔衍射的图样对比如下表所示：种类异同点圆板衍射圆孔衍射不同点中心