人教版選修3-4高中物理選修13.5光的衍射

物理選修3-4·人教版新課標導學第十三章光第五節(jié)光的衍射※知道光的衍射現(xiàn)象及衍射條件※了解光的波動性1課前預習2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達標5課時作業(yè)課前預習1．衍射現(xiàn)象光能夠繞過_____________而到達“陰影〞區(qū)域的現(xiàn)象。2．產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸_____________或_________________________。光的衍射障礙物比光波波長小與光波波長差不多時1．圓孔衍射(1)現(xiàn)象①用點光源照射直徑較大的圓孔時，在屏上會出現(xiàn)一個明亮的圓形光斑，這是____________________的結(jié)果。②用點光源照射直徑足夠小的圓孔時，在屏上會出現(xiàn)一些________________，這是光發(fā)生_________的結(jié)果。(2)衍射圖樣的特點明暗相間的_________條紋，中央為_________亮斑。幾種不同的衍射現(xiàn)象光沿直線傳播明暗相間的圓環(huán)衍射環(huán)狀圓形2．單縫衍射的條紋特點(1)中央條紋為_________，離中心條紋越遠，亮條紋的寬度_________，亮度_________。(2)狹縫越窄，中央亮條紋_________。3．圓盤衍射(泊松亮斑)(1)現(xiàn)象用平行光照射一個不透光的小圓盤時，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個______。(2)衍射圖樣的特點圓形陰影中心有一_________，與小孔衍射圖樣有明顯區(qū)別。亮條紋變窄變暗越暗亮斑亮斑1．結(jié)構(gòu)有許多等寬的狹縫_________排列起來形成的光學元件。狹縫的個數(shù)越多，衍射條紋的寬度越_______，亮度越_______。2．衍射圖樣的特點與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變_________，亮度_________。3．衍射光柵的種類_________光柵和_________光柵。衍射光柵等距離窄亮窄增加反射透射『判一判』(1)光的衍射說明光不能沿直線傳播。()(2)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。()(3)隔著帳幔看遠處的燈，見到燈周圍輻射彩色的光輝，是光的干預現(xiàn)象。()(4)白光通過盛水的玻璃杯，在適當?shù)慕嵌?，可看到彩色光，是光的衍射現(xiàn)象。()(5)衍射現(xiàn)象中也有干預的成分。()××××√『選一選』(多項選擇)在城市交通中，用紅燈表示禁止通行，其原理是()A．紅光容易產(chǎn)生干預B．紅光照射的距離大C．紅光容易引起人們的視覺反響D．紅光容易產(chǎn)生衍射解析：紅光在可見光中的波長最長，容易發(fā)生衍射，在霧天、雨天、沙塵暴等惡劣天氣里，使司機和行人都能看到紅燈，防止交通事故的發(fā)生；同時紅光也容易引起人們的視覺反響。CD『想一想』將一個大的不透明障礙物上的正三角形孔從邊長10cm逐漸減小到零，讓陽光從孔中通過，在障礙物后暗箱中的屏上可看到什么現(xiàn)象？解析：開始階段，孔比較大，在屏上得到一個正三角形亮斑，如圖甲所示。隨著孔的減小，亮斑也變??；孔再小，在亮斑周圍出現(xiàn)一個亮度比較弱的圓，這是小孔成像，如圖乙所示。繼續(xù)減小小孔的尺寸，在光屏上出現(xiàn)彩色的衍射圖樣，這時是明顯的衍射現(xiàn)象；孔再小，光線變?nèi)酰钡绞裁匆部床灰?。課內(nèi)探究這是用光射到一個不透光的小圓形障礙物上形成的影，影的中心有一個圓形的亮斑，你知道這是怎樣形成的嗎？提示：光的衍射探究一對光的衍射現(xiàn)象的理解1．光的衍射(1)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多。(2)光是一種波光的干預現(xiàn)象說明光是一種波，由于衍射是波的特點，那么光能夠衍射，因此，光能夠繞過障礙物或通過小孔進入幾何陰影區(qū)而傳播，即發(fā)生衍射現(xiàn)象。(3)可見光的波長范圍10－6m～10－7m，由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，光的衍射現(xiàn)象不易觀察。2．三種不同的衍射現(xiàn)象(1)單縫衍射單縫衍射圖樣的特點①單色光的單縫衍射圖樣是明暗相間、亮度越來越暗且不等距的條紋，中央是亮紋，亮度大，寬度也大；波長越長，條紋間距越大，中央亮紋越寬；②白光的單縫衍射圖樣中央是白色亮紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央亮紋的色光是紫光，最遠離中央的是紅光。(2)圓孔衍射①單色光的圓孔衍射圖樣中央亮紋的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)，越向外，亮環(huán)亮度越低；②白光的圓孔衍射圖樣中央亮紋為白色，周圍是彩色圓環(huán)。(3)泊松亮斑——障礙物的衍射現(xiàn)象各種不同形狀的障礙物也能使光發(fā)生衍射，使影的輪廓模糊不清。假設(shè)在單色光傳播途中，放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。特別提醒：只有圓孔足夠小時，才能得到明顯的衍射圖樣。在圓孔由較大直徑逐漸減小的過程中，光屏依次得到幾種不同現(xiàn)象——圓形亮斑(光的直線傳播)、光源的像(小孔成像)、明暗相間的圓環(huán)(衍射圖樣)、完全黑暗。 (多項選擇)(浙江省諾丁漢大學附中2021年高二下學期期末)抽制細絲時可用激光監(jiān)控其粗細，如下圖，激光束越過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，那么以下描述正確的選項是()A．這是利用光的干預現(xiàn)象B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，說明抽制的絲變粗了D．如果屏上條紋變寬，說明抽制的絲變細了BD解題指導：解此類題時要注意題目所給的信息，如此題中的“激光束越過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同〞，可立即判斷此為衍射現(xiàn)象，再從衍射角度上推斷出其他選項的正確性。解析：上述現(xiàn)象符合光的衍射產(chǎn)生的條件，故B正確；由衍射產(chǎn)生的條件可知：絲越細衍射現(xiàn)象越明顯，故D也正確。〔對點訓練1〕(多項選擇)對于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，以下說法正確的選項是()A．只有障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比甚至比波長還要小的時候，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象B．光的衍射現(xiàn)象是光波相互疊加的結(jié)果C．光的衍射現(xiàn)象否認了光的直線傳播的結(jié)論D．光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性ABD解析：光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性，而小孔成像說明了光沿直線傳播，要出現(xiàn)小孔成像，孔不能太小，光的直線傳播規(guī)律只是近似的(只有在光的波長比障礙物小的情況下，光才可以看成是沿直線傳播的)，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，它們是在不同條件下出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象，應(yīng)選項C錯誤。選項A、B、D正確。在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，以下四幅圖片中，哪些屬于光的單縫衍射圖樣？哪些屬于光的干預圖樣？提示：單縫衍射條紋的特點是中央亮條紋最寬、最亮，雙縫干預條紋是等間距的條紋，所以a是干預條紋，b、d是單縫衍射條紋，c是水波的衍射圖樣。探究二單縫衍射與雙縫干預的比較單縫衍射與雙縫干預的比較名稱項目單縫衍射雙縫干涉不同點產(chǎn)生條件障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多頻率、振動方向相同，相位差恒定的兩列光波相遇疊加條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等，越靠外條紋間距越小各相鄰條紋等間距亮度中間條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點成因干涉、衍射都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或者削弱的結(jié)果意義干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波特別提醒：(1)單縫衍射可以理解為假設(shè)干個光源的干預，從而理解條紋相間排列。(2)光波的波長增大，衍射條紋、干預條紋的寬度都變大。(3)復色光的衍射或干預圖樣，可認為各單色光單獨衍射或干預所成圖樣的疊加。 一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干預條紋?，F(xiàn)將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，那么在光屏上可以看到()A．與原來相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來暗些B．與原來不相同的明暗相間的條紋，而中央明條紋變寬些C．只有一條與縫寬對應(yīng)的明條紋D．無條紋，只存在一片紅光B解題指導：此題一開始告訴我們產(chǎn)生了干預現(xiàn)象，說明兩縫都很窄，能夠滿足使紅光發(fā)生明顯衍射的條件，擋住一縫后，在屏上得到的是單縫衍射圖樣。解析：衍射圖樣和干預圖樣的異同點：中央都出現(xiàn)明條紋，但衍射圖樣的中央明條紋較寬，兩側(cè)都出現(xiàn)明暗相間的條紋；干預圖樣為等間隔的明暗相間的條紋，而衍射圖樣兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋且亮度迅速減弱。所以此題正確選項為B?！矊c訓練2〕(多項選擇)圖為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣，那么()A．甲為紅光的衍射圖樣 B．乙為紫光的干預圖樣C．丙為紅光的衍射圖樣 D．丁為紫光的干預圖樣解析：當單色光通過雙縫時形成的干預圖樣為等間距的，而通過單縫時的圖樣是中間寬、兩邊窄的衍射圖樣，因此甲、乙為干預圖樣，而丙、丁為衍射圖樣。由于紅光的波長較長，干預圖樣中相鄰條紋間距較大，而紫光的波長較短，干預圖樣中相鄰條紋間距較小，因此選項B、C正確。BC素養(yǎng)提升易錯點：混淆了圓板和圓孔衍射圖樣而出錯 如圖中單色光照射的不是一個狹縫，并且觀察到如下圖的清晰的明暗相