第五章 第3节 光的衍射(Word教参)-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第3节　光的衍射 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道光的衍射现象，明确产生明显衍射现象的条件。 掌握干涉与衍射的区别，会区分衍射条纹和干涉条纹。 会用实验探究光的衍射规律，提高实验能力。 了解衍射对分辨本领的影响和衍射光栅，体会生活中光的衍射现象的应用。 [对应学生用书P93] 知识点一 衍射现象　衍射对分辨本领的影响 1.衍射现象 (1)定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象❶。 (2)发生明显❷衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸接近光的波长❸。 (3)衍射现象是光的波动性最基本的表现之一❹。 2．衍射对分辨本领的影响 (1)一个光学仪器的分辨本领，就是这个仪器能把彼此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的透镜就相当于“小圆孔”，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越差。 1．衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。(　　×　　) 2．所有光都能发生衍射现象。(　　√　　) 3．将两支圆柱形铅笔并在一起，形成一条狭缝，然后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，衍射现象越明显。(　　×　　) 知识点二 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。因为它有类似栅栏的形状，所以被称为衍射光栅❺。 2．种类：透射光栅和反射光栅。 3．图样 (1)透射光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。 (2)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，因此得到的明条纹又细又亮。 1．多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时更宽。(　　×　　) 2．光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。(　　√　　) 批注❶：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方出现暗条纹或暗斑。 批注❷：衍射现象明显，是指光绕到阴影区域的范围更大，随着孔的减小，条纹亮度减弱。 批注❸：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相比差不多，甚至比光的波长还小。 批注❹：光的衍射现象证明光是一种波。 批注❺：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是不同的：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；而衍射光栅是光通过光栅后，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共同的结果，不同于双缝干涉条纹。 [对应学生用书P94] 探究点一　光的衍射　(科学思维之提升) ►情境探究 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，随着圆孔的宽度逐渐减小，屏上先后有何变化？ 提示：圆形亮斑(光沿直线传播)→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。 ►探究归纳 1．单缝衍射图样 (1)中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，越靠外，条纹间距越小；宽度不同，其中中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄，如图所示。 (2)缝变窄，则通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。 (3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 (4)用白光做单缝衍射实验时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。 2．圆孔衍射图样 (1)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，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小，如图所示。 (2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (3)分别用不同的色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置也不同：光的波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。 (4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。 (5)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，光屏上依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源倒立的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)。 3．不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑) (1)中央是亮斑。 (2)形成泊松亮斑时，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，如图所示。 (3)周围的亮环或暗环的间距随半径的增大而减小。 ►对点例练 (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