4.5光的衍射-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第四章 光 4.5 光的衍射 【核心素养目标】 物理观念 1.了解光的衍射现象。 2.知道衍射是波的特性。 科学思维 .通过观察得出光明显衍射的条件。 科学探究 经历光的衍射实验的过程，体会衍射是波的特性。 科学态度与责任 通过生活中实例观察，引导学生体会物理之美，培养学习兴趣。 【知识点探究】 1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，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。这就是光的衍射现象。 2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。 3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸跟光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。 4．衍射光栅 (1)结构 由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。 (2)衍射图样特点 与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 【温馨提示】当障碍物较大时，衍射现象仍会发生，只是不明显。 用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹。 【考点探究】 　光的衍射 取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小不一。先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑图a；再换上圆孔中等的那块板，在屏上会出现图b；最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板，在屏上会出现图c。 (1)图b中的屏上产生了什么现象？ (2)比较屏上图b和图c说明了什么？ 1．产生明显衍射的条件 障碍物的尺寸可以跟光的波长相近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射。对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显。由于波长越长，衍射性越好，所以观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多。 2．三种不同的衍射现象及特点 (1)单缝衍射 ①现象：如图所示，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿直线传播，传播到光屏上的AB区域；若缝足够窄，则光不再沿直线传播而是传到几何阴影区，在AA′、BB′区出现亮暗相间的条纹，即发生了衍射现象。 ②单缝衍射图样的四个特点： a．中央条纹亮而宽； b．两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱； c．波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大，单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大； d．白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮条纹的内侧为紫色。 (2)圆孔衍射 ①现象：圆孔衍射如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现如图乙a中所示的情形，光沿直线传播，无明显衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现如图乙b中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环。 甲 a　　　　　　b　　　　　　c 乙 ②圆孔衍射图样的两个特点： a．单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环。越向外，亮环亮度越低。 b．白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。 (3)泊松亮斑——障碍物的衍射现象 ①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，如图乙中c所示。 ②障碍物的衍射图样的特点： 圆形阴影中心有一亮斑，圆形阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。与小孔衍射图样有明显区别。 【典例1】　(多选)对于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象 B．衍射现象是光特有的现象，只有光才会发生衍射 C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论 D．光的衍射现象说明了光具有波动性 思路点拨：通过衍射现象可知光具有波动性。 　 【关键点拨】对衍射现象的理解 (1)衍射现象是否明显方面：入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显。 (2)衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小。 【同步训练】 1．用单色光分别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．用前者做实验时中央是暗的，用后者做实验时中央是亮的 B．用前者做实验时中央是亮的，用后者做实验时中央是暗的 C．中央均为亮点的同心圆形条纹 D．中央均为暗点的同心圆形条纹 　 2．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　D　 3. （2023湖南名校联合体高二期末）在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时，照片中可能会出现从灯中心发