4.5光的衍射-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光 第五节 光的衍射 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道光的衍射现象，明确产生明显衍射现象的条件。 科学思维 掌握干涉与衍射的区别，会区分衍射条纹和干涉条纹。 科学探究 会用实验探究光的衍射规律，提高实验能力。 科学态度与责任 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。 知识点一　衍射现象 情景导学 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同。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。 讨论： (1)屏上图b产生了什么现象？ (2)比较屏上图b和图c，说明了什么？ 答案提示：(1)衍射现象。 (2)孔越小，衍射现象越明显。 1.光的衍射定义 光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射． 2.衍射现象分类 (1)圆孔衍射 (2)单缝衍射 (3)边缘衍射 (4)泊松亮斑 3.光的明显衍射的条件 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。 知识点二　　衍射对分辨本领的影响及衍射光栅 1.一个光学仪器的分辨本领是指将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，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。 3.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的细槽。因为它有类似栅栏的形状，所以被称为衍射光栅．衍射光栅可分为透射光栅和反射光栅。 (2)光栅衍射的图样 ①在接收屏上得到的光栅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。 (3)衍射光栅的种类：反射光栅和透射光栅。 (4)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 易错易混点1.三种衍射图样的比较 易错易混点辨析： 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。 ②缝变窄，通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低。 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（如图b）。 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用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，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，光屏依次得到几种不同的现象——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。 3.不透光的圆盘的衍射图样 ①中央是亮斑（泊松亮斑）。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 4. 衍射图样的比较 ①单缝衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄。 ②小圆板衍射与圆孔衍射的比较 (1)小圆板衍射与圆孔衍射均是明暗相间的圆形条纹，中心均有亮斑。 (2)圆孔衍射图样中心亮斑较大，而泊松亮斑较小。 (3)圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大，小圆板衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而减小。 (4)圆孔衍射图样的外侧是黑暗的，而小圆板衍射图样的外侧是明亮的。 例1.某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为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(　　) 解析：选B。因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄。故B正确，A、C、D错误。 例2.(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(　　) 甲　　　　　乙 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：选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。 易错易混点2.单缝衍射与双缝干涉的比较 易错易混点辨