4.5光的衍射 导学案 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.5 光的衍射 【学习目标】 1.了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 2.知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。 3.通过光的衍射学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同的角度思考物理问题。 【复习引入】 1.波发生明显衍射现象的条件： 只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟_______相差不多，或者比_________时，才能观察到明显的衍射现象。 2.衍射与干涉一样，都是_____的特有现象。 3、我们知道有同学在教室里讲话，教室外的同学也能听到，这是声波的衍射现象。光也是一种波，但在生活中我们基本观察不到光的衍射现象，这是为什么呢？ 任务一、光的衍射 1.定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了__________的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现亮条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现______________的现象。 2.衍射图像：衍射时产生的__________或光环。 3.衍射条纹产生的实质：是光波发生 的结果。当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是 ，发出的光相互干涉，形成明暗相间的条纹。所以说衍射中有 ，干涉中也有 。 任务二、三种衍射的比较 1、单缝衍射条纹：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现 的条纹，中央为 ，中央条纹 ，其余条纹 ，且缝隙 、波长 中央条纹 ，条纹间距 (如课本P104页图4.5-2所示)；白光通过狭缝时，在屏上出现 条纹，中央为 条纹(如课本P105页4.5-3图所示)。 2、圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现 相间的圆环． 说明：如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光沿 传播，光屏上出现圆形亮光区域(如图甲)，无明显 现象发生；当圆孔很小时，光屏上出现 相间的同心圆环，中央是 的圆形亮斑 (如图乙)。 5．泊松亮斑： (不透明的小圆板)的衍射现象。 说明：用单色光照射一个较小的圆形障碍物，会发现明暗相间的环形条纹，在圆形阴影中心有一个 ，这就是著名的 。（如课本P106页图4.5-6所示） 总结： 区分衍射条纹与干涉条纹的方法 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 只要障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多，任何光都能发生明显的衍射现象 频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 干涉、衍射都有明暗相间的条纹，这些条纹是光波叠加时加强或者削弱的结果 意义 干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波 任务三、衍射光栅 1．衍射光栅的结构 由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学仪器。 2．衍射图样的特点 与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度 ，亮度 。 3．衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅． 例题：1、（多选）对光的衍射现象的定性分析，下列描述中正确的是（　　） A．只有障碍物尺寸小时，光才会发生衍射现象 B．衍射现象是光波互相叠加的结果 C．光的衍射否定了光的直线传播的结论 D．光的衍射为光的波动说提供了有力的证据 2、在单缝衍射实验中，下列说法不正确的是（　　） A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄B．若单缝宽度变小，则衍射条纹间距变窄 C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．当光的波长大于缝的宽度时，能产生明显的衍射现象 3、让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现（　　） A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失 B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失 D．由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 4.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样那么障碍物应是（黑线为暗纹）（　　） 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圆板 巩固练习 1．