光的衍射-“江南聯(lián)賽”一等獎-完整版獲獎?wù)n件

1、4.3光 的 衍 射1.波繞過障礙物或通過孔隙_的現(xiàn)象，叫做波的衍射。2.當(dāng)狹縫的寬度_(選填“大于”“小于”或“遠(yuǎn)大于”)水波的波長時，沒有明顯衍射現(xiàn)象。繼續(xù)傳播遠(yuǎn)大于3.實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸跟波長差不多時，衍射現(xiàn)象_(選填“非常明顯”或“非常不明顯”)。4.“聞其聲而不見其人”的現(xiàn)象與聲波的_(選填“折射現(xiàn)象”“衍射現(xiàn)象”或“直線傳播”)有關(guān)。非常明顯衍射現(xiàn)象一、光的衍射1.光的衍射現(xiàn)象：光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，光將_沿直線傳播的規(guī)律而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。(1)單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)_的條紋，中央為_條紋，中央條紋最寬、最亮，其余條紋向兩側(cè)逐漸

2、變窄、變暗；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)_(選填“彩色”或“白色”)條紋，中央為_(選填“彩色”或“白色”)條紋。改變明暗相間亮彩色白色(2)圓孔衍射：光通過小孔時(孔很小)在屏幕上會出現(xiàn)_的圓環(huán)。2.產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：在障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長_(選填“相差不多”或“相差很多”)時，甚至比光的波長還要_(選填“大”或“小”)的時候，就會出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象。明暗相間相差不多小3.光的衍射現(xiàn)象與光的直線傳播的關(guān)系：(1)光的直線傳播只是一個近似的規(guī)律，只有孔、縫或障礙物的大小比光波的波長_時，光才是近似直線傳播的；(2)當(dāng)障礙物尺寸與光的波長_時，甚至比波長還要小時，衍射現(xiàn)象十分明顯，

3、不能說光沿直線傳播。大很多相近二、衍射光柵1.結(jié)構(gòu)：有許多等寬的狹縫_排列起來形成光學(xué)元件。狹縫的個數(shù)越多，衍射條紋的寬度越窄，亮度越亮。2.衍射圖樣的特點(diǎn)：與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度_。3.衍射光柵的種類：_光柵和_光柵。等距離增加反射透射【思考辨析】1.判斷正誤：(1)衍射和干涉條紋都是明暗相間的，所以二者是一樣的。()(2)只有波長長的光才發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。()(3)所有光都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。()(4)光學(xué)儀器上用的透鏡的直徑越大，光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)越強(qiáng)。()(5)光柵的衍射圖樣是單縫衍射的結(jié)果，與干涉無關(guān)。()提示：(1)。衍射條紋是中間最寬、最亮，兩側(cè)逐漸變窄、變暗；干

4、涉條紋是等間距的條紋。(2)。發(fā)生明顯衍射的條件是波長與障礙物的尺寸相當(dāng)，并不是光的波長要達(dá)到多長。(3)。衍射是一切波所具有的特性。(4)。透鏡的直徑越大，越不容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)越強(qiáng)。(5)。光柵的衍射圖樣是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果。 2.問題思考：為什么通過光柵后得到的條紋與雙縫干涉條紋不同?提示：光柵的每一條狹縫都能在接收屏的同一位置上產(chǎn)生單縫衍射圖樣，由于不同狹縫產(chǎn)生的光是相干的，必定產(chǎn)生干涉，形成明暗相間的條紋，故光柵衍射圖樣是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果，不同于雙縫干涉條紋。 一、三種衍射現(xiàn)象的比較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

5、等，越靠外，條紋間距越小。(2)縫變窄通過的光變少，而光分布的范圍更寬，所以亮紋的亮度降低。(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。2.圓孔衍射圖樣：(1)中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。如圖所示。 (2)圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。(3)用不同色光照射圓孔時，得到的衍射圖樣的大小不同，波長越大，中央圓形亮斑的直徑越大。(4)在白光的圓孔衍射圖樣中，

6、中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色同心圓環(huán)。(5)圓孔由大到小時圖樣變化：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的現(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。3.不透明的小圓板衍射圖樣(泊松亮斑)：(1)中央是亮斑。(2)周圍的亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小?！緦W(xué)而后思】(1)光波產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的條件是什么?提示：衍射現(xiàn)象是波動性最基本的表現(xiàn)之一，光波只要碰到障礙物就產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，光波產(chǎn)生衍射現(xiàn)象不需要條件，產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象才需要條件。(2)光的直線傳播與光的衍射現(xiàn)象是否相互矛盾?提示：不矛盾。這是光的兩種不同的傳播規(guī)律，當(dāng)障礙物的

7、大小比光的波長大很多時，考慮光的直線傳播；當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長相近或比波長小時，考慮光的衍射，這時不能說光沿直線傳播。 【典例1】在一次觀察光的衍射的實(shí)驗(yàn)中，觀察到如圖所示的清晰的明暗相間的圖樣，那么障礙物應(yīng)是(黑線為暗線)()A.很小的不透明的圓板B.很大的中間有大圓孔的不透明的圓板C.很大的不透明的圓板D.很大的中間有小圓孔的不透明的圓板 【解題探究】(1)光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么?提示：障礙物或小孔的尺寸與光的波長相近或比光的波長小時，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象。(2)圓孔衍射圖樣的特點(diǎn)是什么?提示：中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬

8、度越小?！緲?biāo)準(zhǔn)解答】選D。圖樣為清晰的衍射圖樣，故B錯；圖樣中心為亮斑，說明障礙物為D；若為A，則中央有一個小亮點(diǎn)，亮點(diǎn)外為大暗環(huán)；若為C，則圖樣為大暗斑，只是邊緣稍模糊。 【互動探究】在典例1中，若觀察到的圖樣如圖所示，關(guān)于障礙物哪個選項(xiàng)符合要求()【解析】選A。中央是亮斑，然后是較粗的暗環(huán)，隨后是明暗相間的圓環(huán)，這是典型的泊松亮斑，故正確答案為A。 【變式備選】在做光通過小孔的衍射實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于衍射圖樣下列說法中正確的是()A.換用波長更長的單色光做實(shí)驗(yàn)時(其他條件不變)，所得圖樣的條紋間距變小B.增大小孔的直徑(其他條件不變)，條紋間距不變C.減小小孔的直徑(其他條件不變)，條紋間距將變大

9、D.無論增大光的波長還是改變小孔直徑，條紋間距都不會改變【解析】選C。波長越長、小孔越小，條紋間距越大，故C項(xiàng)正確。 二、單縫衍射和雙縫干涉的比較名稱項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件只要狹縫足夠小，任何光都能發(fā)生頻率相同，振動方向一致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各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊逐漸變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點(diǎn)成因都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強(qiáng)或削弱的結(jié)果意義都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波【學(xué)而后思】(1)如何理解單縫衍射條紋中，中央亮條紋最亮?提示：對于出現(xiàn)中央亮條紋的地方，各衍射光線之間由于沒

10、有光程差而相干加強(qiáng)，因而此處光強(qiáng)最大。(2)如何從白光的單縫衍射圖樣中總結(jié)出波長越長條紋間距越寬?提示：白光的單縫衍射圖樣中，中間是白色說明七色光均產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象，但白光的邊緣是紅色的，說明波長長的紅色光的條紋最寬。 【典例2】(2013泉州高二檢測)如圖所示，甲、乙、丙、丁四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣。分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是()A.甲、乙是光的干涉圖樣B.丙、丁是光的干涉圖樣C.形成甲圖樣光的波長比形成乙圖樣光的波長短D.形成丙圖樣光的波長比形成丁圖樣光的波長短 【解題探究】(1)雙縫干涉圖樣和單縫衍射圖樣的顯著不同點(diǎn)是什么?提示：雙縫干涉圖樣是等間距的，單

11、縫衍射圖樣是不等間距的，且中間最寬。(2)波長與條紋間距有什么關(guān)系?提示：波長越長，間距越寬?！緲?biāo)準(zhǔn)解答】選A。由圖樣可得甲和乙是等間距的，丙和丁是不等間距的且中間最寬，所以甲和乙是干涉條紋，丙和丁是衍射條紋，A正確，B錯誤；其中甲比乙的條紋間距大，故形成甲圖樣光的波長比形成乙圖樣光的波長長，C項(xiàng)錯；丙比丁的條紋間距大，形成丙圖樣光的波長比形成丁圖樣光的波長長，D項(xiàng)錯。 【總結(jié)提升】區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法(1)根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉的條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的，而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)的亮條紋逐漸變窄。(2)根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央

12、亮紋往兩側(cè)亮度變化很小，而單縫衍射條紋中央亮紋最亮，而兩側(cè)的亮紋逐漸變暗。 【變式訓(xùn)練】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是()A.換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變窄B.換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬C.使單縫寬度變小，則衍射條紋的亮度降低、間距變窄D.增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬【解析】選B、D。當(dāng)單縫寬度一定時，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，即光偏離直線傳播的路徑越遠(yuǎn)，條紋間距也越大，故A錯、B正確。當(dāng)光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距越大，故C錯；當(dāng)光的波長一定，單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，故D正確。 【典例】用一單色光

13、源垂直照射帶有圓孔的不透明光屏，下列幾種情況中，在圓孔后面的光屏上各看到什么現(xiàn)象?(1)圓孔的直徑為1cm。(2)圓孔的直徑為1mm。(3)圓孔的直徑為0.5m?？疾閮?nèi)容區(qū)別小孔衍射與小孔成像【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)當(dāng)圓孔的直徑為1cm時，在光屏上只能看到與圓孔形狀相同的亮斑，這是光沿直線傳播的結(jié)果。(2)當(dāng)圓孔的直徑為1mm時，在光屏上能看到單色光源倒立的像，這是小孔成像，也是光沿直線傳播的結(jié)果。(3)當(dāng)圓孔的直徑為0.5m時，在光屏上能看到明暗相間的圓形衍射條紋，這是由于小孔的尺寸與光波波長差不多，光發(fā)生衍射的結(jié)果。答案：(1)亮斑(2)倒立的像(3)明暗相間的圓形衍射條紋 關(guān)于光的衍射現(xiàn)象認(rèn)識

14、的四個誤區(qū)誤區(qū)1：誤認(rèn)為衍射是有條件的產(chǎn)生誤區(qū)的原因是沒有理解好產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，衍射作為波的基本特征之一，波只要遇到障礙物就會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，衍射不需要條件；而產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象是需要條件的，障礙物的尺寸與波長相近時，才能產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象。誤區(qū)2：誤認(rèn)為單縫衍射圖樣與雙縫干涉圖樣相同產(chǎn)生誤區(qū)的原因是沒有理解好兩種圖樣的不同，雖然單縫衍射圖樣與雙縫干涉圖樣都是明暗相間的條紋，但二者最大的不同在于單縫衍射圖樣的條紋是不等間距的，且中間亮條紋最寬最亮，而雙縫干涉圖樣的條紋是等間距的，亮度基本相同。誤區(qū)3：誤認(rèn)為光學(xué)顯微鏡可以放大無數(shù)倍產(chǎn)生誤區(qū)的原因是對光學(xué)儀器的分辨率理解不好，任何一個光學(xué)儀器，能夠把彼此靠近的物體的像分離開來的能力是有限的，這主要是受到了光的衍射現(xiàn)象的影響，光學(xué)儀器上的透鏡相當(dāng)于一個圓孔，如果兩個靠得很近的物體，在顯微鏡上所成的像超過了由衍射現(xiàn)象所決定的分辨極限，即使采用最好的透鏡來提高顯微鏡的放大倍數(shù)也是徒勞無益的。誤區(qū)4：誤認(rèn)為光柵衍射與干涉無關(guān)產(chǎn)生誤區(qū)的原因是沒有理解好光柵衍射的形成條件，光柵是由許多狹縫組成的，每一條狹縫都能在接收屏的同一位置產(chǎn)生單縫衍射圖樣，不同狹縫產(chǎn)生的光是相干的，必定產(chǎn)生干涉，所以光柵衍射圖樣是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果。【典例】關(guān)于衍射，下列說法中正確的是()A.衍