第5章 第3节 光的衍射（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦光的衍射，涵盖衍射现象、产生条件、三种衍射图样及应用，通过蜡烛孔大小变化实验导入，从光的直线传播过渡到衍射，搭建知识支架。 其亮点是实验探究与对比分析结合，以问题讨论（如宽缝是否衍射）和条纹对比表格培养科学思维，通过例题解析强化物理观念，丰富练习助力教师教学，帮助学生深化理解提升分析能力。

光的衍射 第3节 第 5 章 1.通过观察演示实验，知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件，知道几种衍射现象的图样(重点)。 2.通过分析衍射条纹的特点，能正确区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。 3.知道衍射对分辨本领的影响，知道衍射光栅的结构和衍射图样的特点。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、衍射现象 二、衍射对分辨本领的影响 三、衍射光栅 < 一 > 衍射现象 蜡烛照到可调节孔大小的挡板上，将孔由大逐渐调小的过程中，光屏上会出现什么图样？为什么？ 答案　(1)当孔较大时，在光屏上形成类似孔的亮斑，这是光沿直线传播的结果。 (2)当孔变得较小时，在屏上形成烛焰的倒像(小孔成像)。 (3)当孔再变小时，在屏上形成明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。 1.光的衍射 光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为 。 2.产生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸 光的波长时能产生明显的衍射。 梳理与总结 光的衍射 接近 3.三种衍射图样及其特点 (1)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现_______________。如图所示。 明暗相间的圆环 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。 ②圆孔越小，中央亮斑的直径越 (填“大”或“小”)，同时亮度越弱。 大 (2)单缝衍射 ①单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。 ②波长一定时，单缝 (填“宽”或“窄”)的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长 (填“大”或“小”)的中央条纹宽，条纹间距大。 窄 大 (3)圆盘衍射(泊松亮斑) ①若在单色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。衍射图样如图所示。 ②中央是亮斑，圆盘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。 光通过狭缝时会产生明显的衍射现象，光通过比较宽的缝隙时我们看到“光沿直线传播”，此时光是不是就不发生衍射了？ 思考与讨论 答案　不是。当狭缝或障碍物尺寸接近光的波长时，会有明显的衍射现象，狭缝较宽时，仍有衍射现象，只是不明显。 　如图所示的四种明暗相间的条纹分别是黄光、紫光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及红光、蓝光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是 A.黄蓝紫红 B.黄红紫蓝 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫 例1 √ 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故1、3是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δy=λ可知波长λ越大，Δy越大，故1是黄光的干涉图样，3是紫光的干涉图样。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，故2、4为单缝衍射图样，根据波长越长衍射现象越明显，可知4为红光的衍射图样，2为蓝光的衍射图样。故从左向右依次是黄光(双缝干涉)、蓝光(单缝衍射)、紫光(双缝干涉)和红光(单缝衍射)，故选A。 单缝衍射与双缝干涉的比较 总结提升 项目 异同点 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 狭缝足够小(发生明显衍射) 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 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，越向两侧条纹越暗 各条纹亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 　关于衍射图样，下列选项正确的是 A.甲图是白光的单缝衍射条纹 B.乙图是单色光单缝衍射产生的图样 C.丙图是法国科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑 D.丁图是英国物理学家沃森和克里克做实验获得的一系列DNA纤维的电 　子射线衍射图样 例2 √ 白光的单缝衍射图样是彩色的直条纹，故A错误； 乙图是单色光单缝衍射产生的图样，是明暗相间的直条纹，中间是亮纹，故B正确； 丙图是菲涅耳和阿拉果在实验中首次观察到的泊松亮斑，光线照射到圆板上，在圆板的后面出现一个亮斑，故C错误； 丁图是英国物理学家威尔金斯和富兰克林做实验获得的一系列DNA纤维的X射线衍射图样，故D错误。 　甲、乙两图是教科书上红光的单缝衍射和双缝干涉实验图样。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是 A.图甲发生的是衍射现象，图乙发生的是干涉现象 B.不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小 C.不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图甲的条纹间距变大 D.不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变小 例3 √ 干涉条纹的条纹等间距，由图可知图甲发生的是干涉现象，图乙发生的是衍射现象，根据Δy=λ，由于紫光的波长较小，所以不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小，不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图甲的条纹间距不变，图乙的中央条纹宽度变大，故选B。 返回 < 二 > 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 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，透镜的直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越 。 分离开来 低 　(多选)用光学显微镜观察物体时，由于衍射，被观测的物体上的一个光点经过透镜后不再会聚为一点而是形成了一个光斑，这样物体的像就模糊了；电子束也是一种波，把电子加速后，它的物质波比可见光波长短得多，衍射现象的影响就小得多，这样就可以极大地提高显微镜的分 辨能力。已知物质波的波长为λ=，p为物体的动量，h为普朗克常量。根 据以上材料下列说法正确的是 A.该材料的信息说明了运动的电子也能发生衍射 B.为了进一步提高电子显微镜的分辨本领，应当降低加速电子的电压 C.相比电子显微镜，在相同电压加速后，质子显微镜的分辨本领更强 D.电子的动量越小，电子显微镜的分辨本领越强 例4 √ √ 材料中“电子束也是一种波”，可知运动的电子也能发生衍射，故A正确； 为了进一步提高电子显微镜的分辨本领，应增加加速电子的电压，使电子的速度更大，即动量更大，它的物质波波长更短，更不容易发生衍射，故B错误； 由动能定理可知qU=mv2==，电子与质子经过相同的电压加速后，质子获得的动量更大，质子的物质波波长更小，即质子显微镜的分辨本领更强，故C正确； 由λ=可知，电子的动量越小，波长越长，越容易发生衍射即电子显微镜的分辨本领越弱，故D错误。 返回 < 三 > 衍射光栅 1.结构：在两个螺杆上绷上许多平行的细金属线，或者在玻璃上刻上许多均匀的细槽，因为它们有类似 的形状，被称为衍射光栅。 2.衍射光栅的种类： 光栅和 光栅。 3.衍射图样的特点：与单缝衍射相比，光栅衍射的亮条纹的宽度变窄，亮度 。 栅栏 反射 透射 增加 返回 < 四 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A D CD B B CD BD A 题号 9 　10 答案 BD 　C 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.关于衍射，下列说法中正确的是 A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 B.双缝干涉中不存在光的衍射现象 C.一切波都很容易发生明显的衍射现象 D.阳光下黑影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 26 衍射条纹图样是光波相互叠加的结果，故A正确； 双缝干涉中缝的宽度与波长差不多，光通过缝时，也发生了衍射现象，故B错误； 衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射，当波长比障碍物或孔的宽度大时，才能发生明显的衍射，故C错误； 当波长比障碍物或孔的宽度小得多时，不能发生明显的衍射，这时表现出直线传播的特征，出现了影，影的存在与衍射现象并不是相互矛盾的，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 2.下列现象中属于光的衍射现象的是 A.雨后天空美丽的彩虹 B.阳光下肥皂膜的彩色条纹 C.光通过三棱镜产生的彩色条纹 D.对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫作光的色散现象，A错误； 日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误； 一束白光通过三棱镜产生的彩色条纹属于光的折射现象，故C错误； 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。 10 3.(多选)在城市交通中，选用红灯表示禁止通行，其原因是 A.红光容易发生干涉 B.红光照射的距离大 C.红光容易引起人们的视觉反应 D.红光容易发生衍射 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 √ 红光在可见光中的波长最长，最容易发生衍射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应，故选C、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 4.某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，使用平行单色光作光源，进行光的衍射实验，如图所示。则他在光屏上看到的条纹是下面图中的 10 √ 根据衍射条纹的特点，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 5.某实验小组用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是 A.此实验说明了光沿直线传播 B.圆孔变小，衍射图样的范围 　反而变大 C.圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变强 D.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 √ 10 此实验说明了光的衍射现象，故A错误； 圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，故B正确； 圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，故C错误； 用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 6.(多选)(2025·福州市高二期末)某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是 A.甲是单缝衍射图样 B.乙是双缝干涉图样 C.丙是小圆孔衍射图样 D.丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 √ 10 √ 衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样，故A、B错误； 单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑在影的中间是一个亮斑，在阴影外有不等间距的明暗相同的圆环，可知丙是小圆孔衍射图样，丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故C、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 7.(多选)(2024·泉州市高二期末)发生沙尘暴时能见度只有几十米甚至几米，天空变黄变暗是由于 A.波长较短的光才能到达地面 B.波长较长的光才能到达地面 C.频率较高的光才能到达地面 D.频率较低的光才能到达地面 √ 能力综合练 10 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 发生沙尘暴时，当光的波长与沙尘颗粒的尺寸相当或明显大于沙尘颗粒的尺寸时，会发生明显衍射而到达地面，而根据c=λf可知波长越长，频率越低，因此天空变黄变暗是由于波长较长、频率较低的光才能到达地面，故选B、D。 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 8.如图所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则这四幅图(甲、乙、丙、丁)依次对应的是 A.双缝宽间距、双缝窄间距，宽单缝、 　窄单缝 B.双缝窄间距、双缝宽间距、窄单缝、 　宽单缝 C.宽单缝、窄单缝、双缝宽间距、双缝窄间距 D.窄单缝、宽单缝、双缝窄间距、双缝宽间距 √ 10 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故甲、乙两图是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δy=λ可知双缝间距越窄，Δy越大，故甲是双缝宽间距，乙是双缝窄间距；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而单缝越窄，中央亮条纹越宽，故丙是宽单缝，丁是窄单缝，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 9.(多选)小刚同学用光电传感器研究光的波动现象，实验装置如图甲所示，某次实验中，得到了如图乙所示的光照强度分布图，则下列说法正确的是 A.该同学观察到的是光的干涉图样 B.该同学观察到的是光的衍射图样 C.若仅减小单色光光源和中间缝屏 　的距离，则观察到的条纹的宽度将变小 D.若换用光强度更大、频率更低的单色光，则观察到的条纹的宽度将变大 √ 10 √ 由题图乙可知，中央条纹亮且宽、两边条纹暗且窄，是衍射图样，选项A错误，B正确； 单缝衍射形成的条纹宽度与单缝宽度、缝到光屏的距离以及光的波长有关，故仅减小单色光光源和缝屏的距离，观察到条纹宽度将不变，若换频率更低的单色光，其波长增大，条纹宽度会变大，选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 10.单缝衍射实验中所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝与屏间距离的关系，和双缝干涉实验中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝与屏间距离的关系相同。利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。如图所示是实验的示意图，挡光片A固定，挡光片B放置在待测金属棒上端，A、B间形成平直的狭缝，平行单色光通过狭缝，在光屏上形成衍射图 尖子生选练 样，升高温度，金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化，衍射图样也随之发生变化。在光波长已知的情况下，通过测量缝与屏间距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及其变化，进而计算出金属的线膨胀系数。下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 A.温度不变的情况下，光的波长越短，中央亮 　条纹宽度越宽 B.相同实验条件下，金属的膨胀量越大，中央 　亮条纹宽度越窄 C.相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大 D.其他实验条件相同，狭缝到光屏的距离越大，测得金属的线膨胀系数 　越大 √ 10 温度不变的情况下，光的波长越短，衍射现象越不明显，中央亮条纹宽度越窄，A错误； 相同实验条件下，金属的膨胀量越大，即狭缝越窄，衍射现象越明显，中央亮条纹宽度越宽，B错误； 相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，则狭缝越窄，说明金属膨胀量越大，C正确； 金属的线膨胀系数取决于金属材料本身，与狭缝到光屏的距离无关，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 返回 10 本课结束 第 5 章 $