第四章 光\n5．光的衍射\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．知道光的衍射现象和产生明显衍射的条件。2．了解如何通过实验观察光的衍射现象，并可以区分几种不同的衍射图样。3．能解释日常生活中的衍射并初步了解衍射光栅。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n1．衍射现象光通过很窄的缝和很小的孔时，光没有沿______传播，它绕过了缝或孔的边缘，传播到了障碍物______的地方。2．产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长______，甚至比光的波长______。直线知识点1光的衍射后面相当还小\n1．单缝衍射条纹特点(1)中央条纹为________，离中心条纹越远，亮条纹的宽度______，亮度______。(2)狭缝越窄，中央亮条纹__________。2．圆盘衍射(泊松亮斑)(1)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______。(2)衍射图样的特点圆形阴影中心有一______，与小孔衍射图样有明显区别。亮条纹知识点2衍射图样变窄变暗越宽越暗亮斑亮斑\n1．结构有许多等宽的狭缝________排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越____，亮度越____。2．衍射图样的特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变____，亮度______。3．衍射光栅的种类______光栅和______光栅。等距离知识点3衍射光栅窄亮窄增加反射透射\n思考辨析『判一判』(1)光的衍射说明光不能沿直线传播。()(2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象。()(4)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。()(5)衍射现象中也有干涉的成分。()××××√\n『选一选』(多选)在城市交通中，用红灯表示禁止通行，其原理是()A．红光容易产生干涉B．红光照射的距离大C．红光容易引起人们的视觉反应D．红光容易产生衍射解析：红光在可见光中的波长最长，容易发生衍射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应。CD\n『想一想』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？解析：不对。光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象都会发生，只有明显与不明显的差别。\n课内互动探究\n探究这是用光射到一个不透光的小圆形障碍物上形成的影，影的中心有一个圆形的亮斑，你知道这是怎样形成的吗？对光的衍射的理解情景导入提示：光的衍射\n1．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，则光能够衍射，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，光的衍射现象不易观察。要点提炼\n2．三种不同的衍射现象(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，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央的是红光。\n(2)圆孔衍射①单色光的圆孔衍射图样中央亮纹的亮度大，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央亮纹为白色，周围是彩色圆环。(3)泊松亮斑——障碍物的衍射现象各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，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，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。\n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。特别提醒\n(多选)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则下列描述正确的是()A．这是利用光的干涉现象B．这是利用光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了典例1典例剖析BD\n思路引导：解此类题时要注意题目所给的信息，如此题中的“激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同”，可立即判断此为衍射现象，再从衍射角度上推断出其他选项的正确性。解析：上述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故D也正确。\n1．(多选)对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是()A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D．光的衍射现象说明了光具有波动性对点训练ABD\n解析：光的衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传播，要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的(只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看成是沿直线传播的)，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故选项C错误。选项A、B、D正确。\n探究在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中，哪些属于光的单缝衍射图样？哪些属于光的干涉图样？单缝衍射与双缝干涉的比较情景导入\n提示：单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样。\n单缝衍射与双缝干涉的比较要点提炼\n\n(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。特别提醒\n(2020·北京市昌平区高二下学期期末)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，只存在一片红光典例2典例剖析B\n思路引导：本题一开始告诉我们产生了干涉现象，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。解析：衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现明条纹，但衍射图样的中央明条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱。所以本题正确选项为B。\n对点训练A\n\n核心素养提升\n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，并且观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()A．很小的不透明的圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板D\n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。要注意很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在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。\n\n由题图可知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，且越向外，圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D项正确。\n课堂达标检测\n1．(2021·山东省昌乐二中高二上学期检测)在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。在一个发光的小电珠和光屏之间放一个大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到的现象是()A．先是圆形亮区，最后完全黑暗B．先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗C．先是圆形亮环，最后完全黑暗D．先是圆环亮环，然后圆形亮区，最后完全黑暗B\n解析：在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生光的衍射现象，屏上将出现明、暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合，没有光到达屏上时，屏上完全黑暗。\n2．(2020·江苏省扬州中学高二下学期检测)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，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．丙图是利用光的折射原理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\n解析：甲图是光的衍射图样，乙图是光的干涉图样，故A、B错误；丙图是光的折射原理，C正确；丁图中光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，D错误。\nB\n
