5.3 光的衍射 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“光的衍射”，系统阐述衍射现象、产生条件、典型图样（单缝、圆孔、泊松亮斑）及光栅、分辨本领等内容，从光的直线传播引入，结合生活实例与干涉现象对比，构建从现象到本质的学习脉络。 其亮点在于分层设计“基础落实-易错辨析-重难探究”模块，通过科学探究（观察衍射图样）和科学思维（比较单缝衍射与双缝干涉），如表格对比及典例剖析，助力学生深化理解，提升分析解释能力，为教师提供结构化资源，提高教学效率。

第5章　光的干涉、衍射和偏振 第3节　光的衍射 学习目标 1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。(科学探究) 2.初步了解衍射对分辨本领的影响和衍射光栅。(科学思维) 3.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。(科学思维) 思维导图 基础落实·必备知识全过关 一、衍射现象 1.定义 光绕过　　　　　偏离直线传播的现象称为光的衍射。  2.分类 (1)圆孔衍射:图样为明暗相间的　　　　。  (2)单缝衍射:(单色光)图样为明暗相间的条纹,中央条纹　　　　。  (3)边缘衍射:图样为明暗相间的条纹。 (4)泊松亮斑:影的中心有　　　　。  3.光的明显衍射的条件 只有当障碍物或孔的尺寸　　　　光的波长时,衍射才是明显的。  障碍物 圆环 最宽 亮斑 接近 二、衍射对分辨本领的影响 1.光学仪器的分辨本领:是指将两个相互靠近的物体的像　　　　的能力。 当一个物体的像的　　　　刚好落在另一个物体像的　　　　时,这两个像刚好能被分辨。  2.光学显微镜和望远镜等光学仪器的分辨本领: (1)其透镜相当于小圆孔,透镜直径越小,产生的衍射现象越　　　　,分辨本领就越低。  (2)增大放大率不能提高分辨本领。 分离开来 中心 边缘 明显 三、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　　　　的形状,所以被称为衍射光栅。衍射光栅可分为　　　　光栅和　　　　光栅。  2.图样的特点 (1)在接收屏上得到的光栅衍射图样是　　　　　　和　　　　　　的共同结果。  (2)光栅衍射的亮条纹的宽度比单缝衍射时　 　得多。  3.应用 (1)科学实验和技术应用中的重要光学器件。 (2)制作光谱仪中的分光器:复色光经过光栅后会彼此分开。 栅栏 透射 反射 单缝衍射 多缝干涉 窄 易错辨析判一判 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.日常生活中很难看到光的衍射现象是因为一般物体的线度都比光的波长大得多的缘故。(　　) 4.多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时更宽。(　　) × √ √ × 即学即用练一练 1.关于衍射,下列说法正确的是(　　) A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 B.只有光能够发生衍射现象 C.一切波都很容易发生明显的衍射现象 D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 A 2.点光源照在一个剃须刀片上,在屏上形成了它的影子,其边缘较为模糊,原因是(　　) A.光的反射 B.光强太小 C.光的干涉 D.光的衍射 D 解析 在剃须刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去,从而看到影子的边缘模糊,光绕过障碍物偏离直线传播是光的衍射现象。 重难探究·能力素养全提升 探究点一　三种衍射图样的比较 导学探究 一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是下图中的哪一个?为什么? 提示 A。因为单缝衍射时,中央亮条纹最宽、最亮,两侧依次变窄、变暗,这是单缝衍射条纹的特征。 知识归纳 1.单缝衍射图样的特点 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗;中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄。 (2)缝变窄,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。入射光波长越长,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 (1)圆孔衍射 如图甲所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图乙所示的情形,无明显的衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图丙所示的衍射图样,出现明暗相间的圆环。 甲 (2)圆孔衍射的图样特征 ①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,圆(亮)环亮度越低。 ②白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。 3.圆板衍射 (1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物,会发现在影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑,如图所示。 (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。 典例剖析 【例题1】　对于单缝衍射现象,下列说法正确的是(　　) A.缝的宽度d越小,衍射条纹越亮 B.缝的宽度d越小,衍射现象越明显 C.缝的宽度d越小,光的传播路线越接近直线 D.入射光的波长越短,衍射现象越明显 B 解析 单缝宽度越小,衍射条纹的亮度越小,选项A错误;入射光的波长越长,单缝宽度越小,衍射现象越明显,选项B正确,选项C、D错误。 规律方法　对衍射现象的理解 (1)衍射现象是否明显方面:入射光波长越长,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。 对点演练1 观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm,看到的现象是 (　　) A.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显 B.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显 C.衍射条纹的间距不变,只是亮度增强 D.以上现象都不会发生 A 探究点二　单缝衍射和双缝干涉的比较 导学探究 在光的干涉和衍射实验中均可观察到明、暗相间的条纹,下列四幅图样中哪幅为双缝干涉图样,哪幅为单缝衍射图样? 提示 a为双缝干涉图样;b、d为单缝衍射图样。 知识归纳 单缝衍射与双缝干涉的比较 比较项 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够小,任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等,中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 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 都有明暗相间的条纹,条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象,表明光是一种波 闪光语录　光的波长越长,干涉条纹、衍射条纹的宽度都变大。 典例剖析 【例题2】　关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是(　　) A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原理 B.白光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的 C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一点 D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 D 规律方法　区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。 (2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从 中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。 对点演练2 (多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验,比普通光源效果更好,图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是(　　) A.当做单缝实验时,光强分布图如乙所示 B.当做单缝实验时,光强分布图如丙所示 C.当做双缝实验时,光强分布图如乙所示 D.当做双缝实验时,光强分布图如丙所示 AD 解析 当做单缝实验时,中间亮条纹最亮,两侧亮条纹亮度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布如题图乙所示,A项正确,B项错误;当做双缝实验时,在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布如题图丙所示,C项错误,D项正确。 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 1.(多选)关于光栅,下列说法正确的是(　　) A.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变窄 B.增加光栅的狭缝的个数,亮条纹变宽 C.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变暗 D.增加光栅的狭缝的个数,条纹亮度变亮 AD 1 2 3 4 2.(2025北京卷)下列现象属于光的衍射的是(　　) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D.水中的气泡看上去特别明亮 B 解析 雨后彩虹是光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的,属于光的色散现象,故A不符合题意;通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹,是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象,故B符合题意;肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的,属于薄膜干涉,故C不符合题意;水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射,使得更多光线进入人眼,故D不符合题意。 1 2 3 4 3.(多选)(2022山东卷)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝S1、S2的宽度可调,狭缝到屏的距离为l。同一单色光垂直照射狭缝。实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(　　) 甲 乙 丙 A.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射 B.遮住一条狭缝,另一条狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大 C.照射两条狭缝时,增加l,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一定是暗条纹 1 2 3 4 答案 ACD　 1 2 3 4 解析 根据干涉和衍射原理可知,选项A、D正确。遮住一条缝后是衍射现象,当缝宽度增大时,亮条纹宽度变小,选项B错误。根据Δx= λ可知,l增大,Δx增大,选项C正确。 1 2 3 4 4.(多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下列叙述中正确的是(　　) A.这里应用的是光的衍射现象 B.这里应用的是光的干涉现象 C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细 AD 解析 此现象为衍射现象,该装置的原理是应用光的衍射现象,如果屏上条纹变宽,则金属丝变细。故A、D正确,B、C错误。 $