4.5 光的衍射 学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第5节 光的衍射学案

核心素养:

物理观念

1.观察光的衍射的现象，认识衍射条纹的特点。

2.知道光产生明显衍射的条件。

3.知道光沿直线传播是一种近似规律。

科学思维

能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。

基础知识：

知识点一 光的衍射

1.定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，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暗条纹或暗斑的现象。

2.衍射图像：衍射时产生的亮暗条纹或光环。

3.单缝衍射：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，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。

4.圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环。

5.泊松亮斑：障碍物的衍射现象。在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

(1)衍射是波的特有的现象，一切波均能发生衍射现象。

(2)光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显不明显之分，没有发生不发生之别。

(3)可见光的波长范围：400 nm～760 nm，因此光的衍射现象不易观察到。

知识点二　衍射光栅

1.衍射光栅的结构

由许多等宽的狭缝等距离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，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。

3.衍射光栅的种类

反射光栅、透射光栅。

重难点理解：

一、光的衍射

1.衍射现象是否明显：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：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小。

典例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

解析　光遇到障碍物都可以发生衍射现象，只不过有明显和不明显之分，A项错误；衍射现象是光波互相叠加形成的，B项正确；光的衍射现象与光的直线传播并不矛盾，前者是波动性的体现，后者是粒子性的体现，故C项错误，D项正确。答案　BD

　二．三种衍射图样的特点和比较

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，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。

　(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圆形亮斑(光的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间圆环(衍射图样)。