第四章 5 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（人教版 浙江专版）

该高中物理课件聚焦光的衍射，涵盖衍射现象、产生条件及单缝、圆孔、泊松亮斑等图样特点。通过“蜡烛照可调节孔挡板”问题导入，从孔由大到小依次呈现直线传播、小孔成像到衍射现象，衔接光的直线传播与波动特性，以实验观察、原理分析、对比总结为学习支架。 其亮点在于以问题驱动科学探究，通过孔大小变化的递进实验引导学生观察现象，对比单缝衍射与双缝干涉的表格构建科学思维，结合泊松亮斑等实例深化物理观念。助力学生提升实验分析能力，为教师提供系统的教学资源和清晰的知识对比工具。

光的衍射 5 第 四 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(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)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、光的衍射 二、衍射光栅 < 一 > 光的衍射 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，光屏上依次会出现什么图样？为什么？ 答案　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。 当孔变得较小时，在屏上形成烛焰的倒立的像(小孔成像)。 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：用单色平行光照射狭缝，当缝很　　时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了　　　　的地方，这就是光的衍射现象。 2.各种不同形状的障碍物都能使光发生　　　，致使影的轮廓模糊不清，出现　　　　　的条纹。 说明：衍射条纹是由于来自不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果，所以说衍射中也存在干涉现象。 3.发生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸可以跟光的波长相当，甚至比光的波长　　　。 窄 相当宽 衍射 明暗相间 还小 梳理与总结 4.三种衍射图样的特点 (1)单缝衍射 ①单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹(如 图甲所示)，中央条纹　　　　　，两侧的亮条纹逐渐 　　　　　； ②波长一定时，单缝　　(填“宽”或“窄”)的中央亮条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长　　(填“大”或“小”)的中间条纹宽，条纹间距大。 最宽最亮 变暗变窄 窄 大 (2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗 相间的圆环。如图乙所示。 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　　 ，宽度 　　。 ②圆孔越小，波长越长，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (3)圆板衍射(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 样如图丙所示。 ②中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，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。 越弱 越小 1.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？ 答案　不是。当狭缝或障碍物尺寸与光的波长相当或比波长还小时，会有明显衍射现象，狭缝较宽时，仍有衍射，只是不明显。 2.如果让白光分别通过狭缝或圆孔，那么形成的衍射图样各有什么特点？ 答案　白光通过狭缝时，衍射图样中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹；白光通过圆孔时，衍射图样中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。 思考与讨论 (1)红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹。(　　) (2)白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹。(　　) (3)光的衍射图样是光波相互叠加的结果。(　　) (4)只有单色光才能发生衍射。(　　) √ × √ × 易错辨析 　下列光现象中属于光的衍射的是 A.水中的气泡看起来特别明亮 B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带 C.在阳光照射下肥皂泡上出现彩色条纹 D.某单色光照射圆盘后，在适当的位置，影的中心出现一个亮斑 例1 √ 水中的气泡看起来特别明亮属于光的全反射现象，选项A错误； 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，属于光的折射产生的色散现象，选项B错误； 在阳光照射下肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉现象，选项C错误； 某单色光照射圆盘后，在适当的位置，影的中心出现一个亮斑(泊松亮斑)，属于光的衍射现象，选项D正确。 　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装置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2 √ 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公式Δx＝λ，可知波长λ越大，Δx越大，故1是黄光的干涉图样，3是紫光的干涉图样。单缝衍射条纹的中间明亮且宽大，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   单缝衍射 双缝干涉 图样     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 总结提升   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 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.丙图是科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑 D.丁图是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 　电子射线衍射图样 例3 √ 白光的单缝衍射图样是彩色的直条纹，选项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，选项B正确； 丙图是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，选项C错误； 丁图是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，选项D错误。 返回 < 二 > 衍射光栅 1.定义 衍射光栅是由许多　　　的狭缝　　　　地排列起来形成的光学元件。 2.原理 增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变　　，亮度将　　　。 3.透射光栅和反射光栅 在一块很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了　　　光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成　　　光栅。 等宽 等距离 窄 增加 透射 反射 　(多选)关于衍射光栅，下列说法正确的是 A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的 B.增加狭缝的个数，因衍射条纹的宽度将变宽，所以亮度将会增加 C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝 D.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝 例4 √ √ 衍射光栅由一系列等距的平行刻痕或狭缝组成，刻痕处发生漫反射而不透光，未刻痕的部分相当于透光的狭缝，故C错误，A、D正确； 增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将会增加，B错误。 返回 < 三 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 AB ABD B AD B C BC CD 题号 9 10 11 12 13 答案 BD AC AD BCD B 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 考点一　光的衍射 1.(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是 A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后干涉的结果 B.双缝干涉中也存在衍射现象 C.一切光都很容易发生明显的衍射现象 D.影子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 10 11 12 答案 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 衍射条纹是光在通过狭缝间隙后相互叠加干涉的结果，A正确； 双缝干涉中光源通过每一个单一狭缝时都有衍射现象，B正确； 只有当缝隙的间距(或障碍物的尺寸)接近波长或者小于波长时才会发生明显的衍射现象，C错误； 光通过缝隙的时候，缝隙从大到小依次会出现影子、像以及衍射条纹，光学原理依次为光的直线传播、小孔成像和衍射，因此不矛盾，D错误。 13 2.(多选)下列对光的衍射现象的描述中正确的是 A.用白光做衍射实验时，得到的亮纹是彩色的 B.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清 C.用圆屏作障碍物，影的中心全是暗斑 D.窄缝衍射图样的中心条纹最亮、最宽 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 3.某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，使用激光器作光源，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 √ 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B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 4.(多选)抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过一根细丝后在光屏上所产生的条纹变化，即可判断细丝粗细的变化，则下列说法正确的是 A.这里应用的是光的衍射现象 B.如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细 C.这里应用的是光的干涉现象 D.如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗 √ √ 当障碍物的尺寸与光波的波长相当，或小于光波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变窄，则说明衍射现象不明显，可知纤维丝变粗，故选A、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 5.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大 D.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 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。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 考点二　衍射和干涉的比较 6.在白炽灯的照射下能从两块捏紧的玻璃板的表面看到彩色条纹，通过游标卡尺的狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹。这两种现象 A.都是光的衍射现象 B.都是光的干涉现象 C.前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 D.前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 两块捏紧的玻璃板之间形成空气薄膜，在白光的照射下表面看到彩色条纹是光的干涉现象；通过游标卡尺的狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是光的衍射现象。故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 7.(多选)下列图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 A.甲为红光的衍射图样 B.乙为紫光的干涉图样 C.丙为红光的衍射图样 D.丁为紫光的干涉图样 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的，而通过单缝时的图样是中间宽、两边窄的衍射图样，因此甲、乙为干涉图样，而丙、丁 为衍射图样。由于红光的波长较长，根据Δx＝λ，可知红光干涉图样 中相邻亮条纹间距较大，而紫光的波长较短，干涉图样中相邻亮条纹间距较小，波长越长衍射现象越明显，衍射图样中间亮条纹越宽，故B、C正确，A、D错误。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 8.(多选)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 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明亮且宽大，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；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，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。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 能力综合练 13 9.(多选)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 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 10.(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构时，研究人员用X射线衍射的方法最终确定了其化学结构。X射线的波长比可见光的短，在做单缝衍射实验时，下列说法正确的是 A.将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小，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.增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 将入射光由可见光换成X射线，波长变短，衍射条纹间距变窄，故A正确； 使单缝宽度变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误； 换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确； 增大单缝到屏的距离，则衍射条纹间距变宽，故D错误。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 11.(多选)如图(a)所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上、下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，红光波长大于蓝光波长，则 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 A.完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图 　案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹 B.完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图 　案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹 C.完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图 　案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 D.完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图 　案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹 √ √ 题图(b)中的条纹为等间距的明暗相间条纹，是干涉图样。题图(c)为中间最宽且不等间距的明暗相间条纹，是衍射条纹。操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确； 操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 12.(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不变 D.若换用光强度更大、频率更低的激光，则观察到的条纹的宽度将变大 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 由题图乙可知，条纹宽度中间宽、两边窄，是衍射图样，选项A错误，B正确； 单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、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，观察到条纹间距将不变，若单色光的频率降低，其波长增大，条纹宽度会变大，选项C、D正确。 13 尖子生选练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 13.如图所示为光分别通过狭缝、圆孔后产生的衍射 图样。当光通过正四边形小孔时，会在光屏上产生 的衍射图样是下列四幅图中哪个 √ 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 光的衍射是指光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，根据题意，光分别通过狭缝、圆孔后产生的衍射图样，可以看出，光通过狭缝(两个边缘)向两边衍射，通过圆孔时，向整个圆周围衍射，可推测光的衍射方向与缝或孔的边缘数有关，所以光通过正四边形小孔时，应向四边衍射，B正确，A、C、D错误。 13 本课结束 第 四 章 $