第五章 第3节 光的衍射-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第3节　光的衍射 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件. 2.了解光的衍射条纹与干涉条纹的区别. 3.了解衍射对分辨本领的影响. 4.知道衍射光栅的特点及应用. 　衍射现象 1．定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射． 2．发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或孔的尺寸接近光的波长时，衍射才是明显的． 3．衍射现象是波动性最基本的表现之一． (1)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．(×) (2)菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象．(×) (3)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．(√) (4)在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，缝越宽，衍射现象越显著．(×) 　衍射对分辨本领的影响 衍射光栅 1．衍射对分辨本领的影响 (1)一个光学仪器的分辨本领是指将两个相互靠近的物体的像分离开来的能力． (2)光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于小圆孔，透镜直径越小_，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低_． 2．衍射光栅 (1)定义：在两个螺杆上绷上许多平行的细金属线，或者在玻璃片上刻上许多均匀细槽的光学器件． (2)种类：透射光栅和反射光栅． (3)透射光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果．多缝干涉的结果使光栅衍射的亮条纹的宽度比单缝衍射时窄得多，明条纹又细又亮． 为什么光通过光栅后在光屏上出现的明暗相间的条纹与双缝干涉条纹不同？ 提示：双缝干涉条纹是由干涉光源通过双缝后在光屏上叠加产生的．通过光栅后在光屏上叠加的光具有同频及相位差恒定的干涉特点，产生多缝干涉，也有单缝衍射，因此其条纹是多缝干涉和单缝衍射条纹共同的结果，不同于双缝干涉条纹． 　对光的衍射的理解 [思 考 探 究] 取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的圆孔，用平单色光照射，在孔后适当距离处放一个像屏．调节孔的宽度，观察以下现象． (1)用单色光照射小孔，随着圆孔的逐渐减小，屏上先后有何变化？ 提示：圆形亮斑→光源倒立的像(小孔成像)→明暗相间的圆环(衍射图样)． (2)圆孔的宽度会对衍射现象产生怎样的影响？ 提示：圆孔宽度越小，衍射现象越明显，但衍射条纹的亮度越小． [思 维 深 化] 1．光产生明显衍射的条件 障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相比差不多，甚至比光的波长小． 2．衍射图样的特点 (1)单缝衍射：白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹．单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹．中央条纹最宽最亮，两侧的亮纹逐渐变暗变窄．如图所示． (2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环．如图所示． (3)圆板衍射(泊松亮斑) 若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影的中心有一个亮斑，圆板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，这就是著名的泊松亮斑．衍射图样如图所示． 　(多选)在观察光的衍射实验中，分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图中黑线为暗纹．那么障碍物应是(　　 ) A．甲图对应的障碍物应是小圆孔 B．甲图对应的障碍物是小圆板 C．乙图对应的障碍物应是小圆板 D．乙图对应的障碍物是小圆孔 解析：AC　比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明挡板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央的小亮点是泊松亮斑．故A、C正确，B、D错误． 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． [针 对 训 练] 1．(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是(　　 ) A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 解析：AC　红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项屏中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，A、C正确，B、D错误． 　单缝衍射与双缝干涉的比较 [思 考 探 究] 一束红光射向一块有双缝的不透光薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，如图甲所示，现在将其中一条窄缝挡住，让