2021-2022人教版高中物理選擇性必修一 第四章 第五節(jié) 光的衍射學(xué)案

1、4.5光的衍射【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1認識光的衍射現(xiàn)象，使學(xué)生對光的波動性有進一步的了解2.知道衍射條紋與縫寬的關(guān)系。3能夠區(qū)分單縫衍射、小孔衍射、圓盤衍射圖樣4.能區(qū)分單縫衍射與雙縫干涉條紋?！局攸c】認識光的明顯衍射的條件，能夠區(qū)分單縫衍射、小孔衍射、圓盤衍射圖樣，并能區(qū)分單縫衍射與雙縫干涉條紋?！倦y點】通過眾多光的衍射實驗事實來認識光的波動性。【課前自主學(xué)習(xí)】一、光的衍射1.定義：光通過很小的狹縫(或圓孔)時，明顯地偏離了_的方向，在屏上應(yīng)該出現(xiàn)陰影的區(qū)域出現(xiàn)亮條紋或亮斑，應(yīng)該屬于亮區(qū)的地方也會出現(xiàn)_的現(xiàn)象。2.衍射圖像：衍射時產(chǎn)生的_或光環(huán)。3.單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)_相間的條紋

2、，中央為亮條紋，中央條紋最_最亮，其余條紋變_變暗；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)_條紋，中央為_條紋。4.圓孔衍射：光通過小孔時(孔很小)在屏幕上會出現(xiàn)_相間的圓環(huán)。5.泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象。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_，這就是著名的_。二、衍射光柵1.衍射光柵的結(jié)構(gòu)由許多_的狹縫_地排列起來形成的光學(xué)儀器。2.衍射圖樣的特點與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度_ _，亮度_。3.衍射光柵的種類： 反射光柵、透射光柵?！菊n堂合作探究】一、光的衍射在擋板上安裝一個寬度可調(diào)的狹縫，縫后放一個光屏。用單色平行光照射狹縫，我們看到，當(dāng)縫比較寬時，光沿著直線通過狹縫，

3、在屏上產(chǎn)生一條與縫寬相當(dāng)?shù)牧翖l紋。但是，當(dāng)縫調(diào)到很窄時，盡管亮條紋的亮度有所降低，但是寬度反而增大了，而且還出現(xiàn)了明暗相間的條紋單縫衍射示意圖 單縫衍射產(chǎn)生的圖樣這表明，光沒有_，它繞過了縫的邊緣，傳播到了_。這就是光的衍射現(xiàn)象。圖是在一次實驗中拍攝的屏上亮條紋的照片，上圖的狹縫較窄，衍射后在屏上產(chǎn)生的中央亮條紋較寬。如果用白光做上述實驗，得到的條紋是彩色的（圖）。這是因為白光中包含了各種顏色的光，衍射時不同色光的亮條紋的_不同，于是各種色光就區(qū)分開了?！練w納】1.單縫衍射圖樣(1)中央條紋最亮，越向兩邊越暗；條紋間距不等，中央條紋最寬，兩邊條紋寬度變窄。(2)縫變窄通過的光變少，而光分布的范

4、圍更寬，所以亮條紋的亮度降低。(3)中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長及單縫寬度有關(guān)，入射光波長越大，單縫越窄，中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大。(4)用白光做單縫衍射時，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中央亮條紋仍然最寬最亮。【例1】 (多選)對光的衍射現(xiàn)象的定性分析，下列描述中正確的是()A.只有障礙物尺寸小時，光才會發(fā)生衍射現(xiàn)象B.衍射現(xiàn)象是光波互相疊加的結(jié)果C.光的衍射否定了光的直線傳播的結(jié)論D.光的衍射為光的波動說提供了有力的證據(jù)【變式訓(xùn)練1】 觀察單縫衍射時，把縫寬由0.2 mm逐漸增大到0.8 mm，看到的現(xiàn)象是()A.衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯B.衍射

5、條紋的間距逐漸變大，衍射現(xiàn)象越來越明顯C.衍射條紋的間距不變，只是亮度增強D.以上現(xiàn)象都不會發(fā)生2.圓孔衍射(1)圓孔衍射如圖甲所示，當(dāng)擋板AB上的圓孔較大時，光屏上出現(xiàn)圖乙所示的圓形亮斑(光的直線傳播)；減小圓孔，光屏上出現(xiàn)光源的像(小孔成像)；當(dāng)圓孔很小時，光屏上出現(xiàn)圖丙所示的亮、暗相間圓環(huán)(衍射圖樣)。(2)圓孔衍射的圖樣特征單色光的圓孔衍射圖樣：中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)；越向外，圓(亮)環(huán)亮度越低。白光的圓孔衍射圖樣：中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)。3.圓板衍射(1)各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射，致使影的輪廓模糊不清，若在單色光(如激光)傳播途中放一個較小

6、的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。 (2)形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。(3)周圍的亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小?！纠?】某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖所示的衍射圖樣。據(jù)此可以判斷出()A.甲是光線射到圓孔后的衍射圖樣，乙是光線射到圓板后的衍射圖樣B.乙是光線射到圓孔后的衍射圖樣，甲是光線射到圓板后的衍射圖樣C.甲、乙都是光線射到圓孔后的衍射圖樣，甲孔的直徑較大D.甲、乙都是光線射到圓板后的衍射圖樣，乙板的直徑較大【變式訓(xùn)練2】如圖所示的四個圖形中哪個是著名的泊松亮斑的衍射圖樣()二、

7、衍射光柵單縫衍射的條紋比較寬，而且距離中央亮條紋較遠的條紋，_。因此，無論從測量的精確度，還是從可分辨的程度上說，單縫衍射都不能達到實用要求。實驗表明，如果增加狹縫的個數(shù)，_，_。它是由許多等寬的狹縫等距離地排列起來形成的光學(xué)元件。在一塊很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，未刻的部分相當(dāng)于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵（圖 ）。如果在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成反射光柵。 【歸納】 (1)結(jié)構(gòu)：由許多_的狹縫等距離排列起來形成的光學(xué)儀器(2)衍射圖樣特點：與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度_，亮度_【例3】(多選)關(guān)于衍射光柵，下列說法正確的是()A衍射光柵是由許

8、多等寬度的狹縫組成的B衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類C透射光柵中刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫D透射光柵中未刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫【知識鞏固提升】1、關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識的論述中，正確的是()甲圖是光的干涉圖樣B乙圖是光的衍射圖樣C丙圖是利用光的折射原理D丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率2、關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的是()A.紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B.白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C.光照到不透光小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射D.光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿直線傳播，不存在光的衍射3、某同學(xué)使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05 mm的窄縫，進