新教材高中物理第四章光第5节光的衍射课件新人教版选择性必修第一册

第四章

光第5节

光的衍射课标解读课标要求素养要求1.观察光的衍射现象。2.了解明显衍射产生的条件，知道其在生产生活中的应用。1.物理观念:知道光的衍射现象，知道几种衍射现象的图样。⒉科学思维:理解光产生明显衍射的条件，知道衍射光栅的结构和衍射图样的特点，知道衍射光栅的两种分类。要点光的衍射光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是___________①现象。在障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。光的衍射①（1）白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点？[提示]都是中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。（2）衍射和干涉条纹都是明暗相间的，两种条纹是否完全一样？[提示]不一样。衍射条纹是中间最宽、最亮，从中间向两侧逐渐变窄、变暗；干涉条纹是等间距的条纹，宽度和亮度相同。（3）光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？[提示]不对。光遇到小孔、单缝或障碍物时，一定发生衍射现象，只是有明显与不明显之分，无发生与不发生之别。1.单缝衍射的条纹特点：中央条纹为亮条纹，离中心条纹越远，亮条纹的宽度越窄，亮度越暗；狭缝越窄，中央亮条纹越暗。2.圆盘衍射（泊松亮斑）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；衍射图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，与圆孔衍射图样有明显区别。探究点

光的折射1.在十字路口为什么用红色灯作为停止的信号灯呢？[提示]停止信号灯之所以选择红色，一方面是由于我们的眼睛对红色比较敏感，敏感度超过黄色或绿色；另一方面是由于在可见光中红光的波长最长，容易穿透空气中的水雾和烟尘，即波动性较强，靠衍射现象绕过水雾和烟尘。而其他的光波长较短，容易受到空气中浮动的粒子扰乱，因此红光比其他各种颜色的光更容易透过空气传到远方。这种能从远方看见停止信号的情形，对交通来说极为重要，因为驾驶员为了使车能安全地停止，在很远的地方就可以开始刹车。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。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、缝的尺寸比波长小或跟波长相差不多。2.三种衍射图样的比较（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。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用白光做单缝衍射实验时，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（如图b）。（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。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。（3）不透光的圆盘的衍射图样①中央是亮斑（泊松亮斑）。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项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件任何光都能发生频率相同、相位相同、振动方向相同的两列光波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边最暗条纹清晰，亮度基本相等相同点成因都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果意义都是波特有的现象，表明光是一种波不同点4.衍射光栅（1）衍射光栅的结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。（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。例（多选）关于光的衍射现象，下列说法正确的是(

)A.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射B.白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹C.双缝干涉中也存在衍射现象D.双缝干涉图样与单缝衍射图样中的条纹宽度都是均匀的，只是亮度规律不同AC[解析]光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮斑，是衍射现象，A正确；白光的单缝衍射图样中央是白色条纹，两侧是彩色条纹，B错误；双缝干涉中也存在单缝衍射现象，C正确；双缝干涉图样中的条纹宽度是均匀的，单缝衍射图样中的条纹宽度是不均匀的，D错误。方法探究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，两侧的条纹逐渐变窄。（2）根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹从中央亮条纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。1.一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B[解析]光产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。

B1.[2021浙江金华期中]（多选）沙尘暴是由土地沙漠化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下(

)BDA.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面2.关于下列四幅图中所涉及的物理知识的论述中，正确的是(

)A.甲图是光的干涉图样B.乙图是光的衍射图样C.丙图是光的折射原理D.丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率C

3.（多选）做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图像更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是(

)ADA.做单缝实验时，光强分布图如图乙所示B.做单缝实验时，光强分布图如图丙所示C.做双缝实验时，光强分布图如图乙所示D.做双缝实验时，光强分布图如图丙所示[解析]双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。4.（多选）下列说法正确的是(

)A.光纤通信利用了全反射的原理B.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的衍射造成的C.障碍物的尺寸比光的波长大得多时，一定不会发生衍射现象D.人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样AD[解析]光纤通信是利用了光的全反射原理，故A正确；水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是油膜的上、下表面对光的干涉形成的，故B错误；障碍物的尺寸比光的波长大得多时，也会发生衍射现象，只不过不明显，故C错误；人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样，故D正确。1.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D[解析]这是由于光在刀片边缘处产生衍射现象，在阴影边缘部分有光线到达，从而使其影子的边缘轮廓变得模糊不清，D正确。

A

A

4.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，用小孔时中央是亮的B.用小圆盘时中央是亮的，用小孔时中央是暗的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C[解析]小孔或小圆盘的衍射图样，都是一系列明暗相间的圆形衍射条纹，这些条纹是一系列同心圆，且中央均为亮点，故C正确。5.（多选）关于衍射光栅，下列说法正确的是(

)A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B.衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝ABD

6.关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是(

)A.光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B.白光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的C.光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果D

AD8.如图所示的甲、乙、丙、丁图形中，属于著名的泊松亮斑的衍射图样和单缝衍射图样的分别是(

)A.甲、丙 B.甲、丁 C.乙、丙 D.乙、丁A

9.（多选）抽制细丝时可