4.5 光的衍射(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册配套课件（人教版）

5 光的衍射 1 学习任务一 光的衍射 学习任务二 三种不同的衍射现象 学习任务三 单缝衍射与双缝干涉的比较 学习任务四 衍射光栅 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 2 学习任务一 光的衍射 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. (1) 衍射现象:当光通过很窄的缝或很小的孔时,光没有沿直线传播,而是绕过缝或 孔的边缘,传播到________的地方,这就是光的衍射现象. (2) 发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸跟光的波长______,甚至比光的波长 ______的时候,衍射现象十分明显. 相当宽 相当 还小 学习任务一 3 【辨别明理】 (1) 衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的.( ) × (2) 只有波长长的光才发生衍射现象.( ) × (3) 白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹.( ) × 学习任务一 4 例1 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 [解析] 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. √ 学习任务一 5 变式1 (多选)下列情况中能产生明显衍射现象的是( ) A.光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多 B.光的波长与孔或障碍物的尺寸相当 C.光的波长等于孔或障碍物的尺寸大小 D.光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多 [解析] 发生明显衍射的条件是障碍物、缝、孔的尺寸可以与光的波长相当甚至 比光的波长还小，故选A、B、C. √ √ √ 学习任务一 6 【要点总结】 光在没有障碍物的均匀介质中沿直线传播，在障碍物的尺寸比光的波长大得多 时，衍射现象不明显，也可以认为光沿直线传播. 学习任务一 7 学习任务二 三种不同的衍射现象 ［物理观念］ (1)单缝衍射 ①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、从中央向两边的亮度越来越暗且不等距 的条纹,中央是亮条纹,亮度高,宽度大;单色光的波长越长,条纹间距越大,中央亮条 纹越宽. 学习任务二 8 ②白光的单缝衍射图样中央是白色亮条纹,两边是彩色条纹,其中最靠近中央亮条 纹的色光是紫光,最远离中央的是红光. 学习任务二 9 (2)圆孔衍射 ①单色光的圆孔衍射图样中央亮条纹的亮度大,外面是明暗相间的不等距的圆环, 越向外,亮环亮度越低. ②白光的圆孔衍射图样中央亮环为白色,周围是彩色圆环. 学习任务二 10 (3)圆盘衍射——泊松亮斑 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,使影的轮廓模糊不清.若在单色光传播 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. 学习任务二 11 例2 [2025·云南师大附中高二月考] 一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的 图样.下列四幅图有一幅不是由衍射产生的，该图样是( ) A. B. C. D. [解析] 干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以C是光的双 缝干涉图样，A是圆孔衍射图样，B是泊松亮斑，是光的衍射图样，D是光的单 缝衍射图样，即A、B、D是光的衍射图样，C是光的干涉图样，原理与其他三 幅图不同，故选C. √ 学习任务二 12 变式2 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.此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性 B.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 C.若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D.若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大 √ 学习任务二 13 [解析] 此实验说明了光的衍射现象，且说明光具有波动性，A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，B错误；圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，C 错误；圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，D正确. 学习任务二 14 学习任务三 单缝衍射与双缝干涉的比较 ［物理观念］ 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 只要缝或孔足够小,任 何光都能发生 频率和振动方向相同、相位差恒 定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 不相等 相等 亮度 中央条纹最亮,两边条 纹变暗 条纹清晰,亮度基本相同 学习任务三 15 单缝衍射 双缝干涉 相同点 成因 干涉、衍射都形成明暗相间的条纹,条纹都是光波叠加时 加强或削弱的结果 意义 干涉、衍射都是波特有的现象,表明光是一种波 续表 学习任务三 16 例3 [2026·福建厦门外国语学校高二月考] 下列四幅图中，有两幅为红、蓝两种 色光经过同一套双缝干涉演示仪得到的图样，有两幅为红、蓝两种色光经过同 一套单缝衍射仪所得到的图样，其中由红光形成的单缝衍射图样是( ) A. B. C. D. √ 学习任务三 17 [解析] A、B两幅图的条纹间距是相等的，应该是双缝干涉图样，不是单缝衍射 图样，故A、B错误；从C、D图像中可以看出，这两幅图的条纹间距特点是： 中间亮条纹最宽、最亮，往两边条纹宽度逐渐减小，是单缝衍射图样，且由于 红光波长比蓝光长，在单缝衍射中红光的条纹间距更大，所以C图应该是红光 单缝衍射的图样，D图应该是蓝光单缝衍射的图样，故C正确，D错误. 学习任务三 18 变式3 利用图甲所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图乙和 图丙两种图样.则( ) A.乙对应单缝，丙对应双缝 B.乙对应双缝，丙对应单缝 C.都是单缝，乙对应的缝宽较大 D.都是双缝，乙的双缝间距较大 [解析] 单缝衍射图样为中央亮纹最宽最亮，两边变窄，双缝干涉图样是明暗相 间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图乙、丙可知，乙对应单缝， 丙对应双缝，A正确，B、C、D错误. √ 学习任务三 19 学习任务四 衍射光栅 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. 1.构成 衍射光栅是由许多______的狭缝________地排列起来形成的光学元件. 等宽 等距离 2.原理 增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变____，亮度将______. 窄 增加 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. 透射 反射 学习任务四 20 例4 (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.衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类 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 [解析] 衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的，分为透射光栅和反射光栅两类， 对于透射光栅来说，当光照到刻痕上时，由于光发生漫反射而不太透光，未刻 痕的部分相当于透光的狭缝，故A、B、D正确，C错误. √ √ √ 学习任务四 21 1.(光的衍射)(多选)[2026·吉林大学附中高二月考] 关于单缝衍射形成的条纹，下 列说法正确的是( ) A.单缝的宽度越小，衍射条纹越亮 B.单缝的宽度越小，衍射现象越明显 C.入射光的波长越长，衍射现象越明显 D.入射光的波长越短，衍射现象越明显 √ √ 随 堂 巩 固 22 [解析] 单缝的宽度越小，透过单缝的光的能量越小，亮度也越小，故A错误； 产生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长小， 因为波长都很短，所以在单缝衍射现象中，单缝的宽度越小，衍射现象越明显， 故B正确；根据衍射的特点，在单缝的宽度不变的情况下，入射光波长越长， 越容易发生明显的衍射现象，故C正确，D错误. 随 堂 巩 固 23 2.(光的干涉和衍射)[2025·河北石家庄二中高二期中] 一束红光射向一块有双缝 的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条 窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可能看到( ) A.与原来相同的明暗相间条纹，只是亮条纹比原来暗些 B.与原来不相同的明暗相间条纹，而中央亮条纹变宽些 C.只有一条与缝宽对应的亮条纹 D.无条纹，只存在一片红光 √ 随 堂 巩 固 24 [解析] 挡住一缝后，在屏上得到的可能是单缝衍射图样.衍射图样和干涉图样中 央都出现亮条纹，两侧都出现明暗相间的条纹，干涉图样为等间距的明暗相间 的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的条纹且亮条纹的亮度减弱， 且衍射图样中央亮条纹较宽，故选B. 随 堂 巩 固 25 3.(光的干涉和衍射图样的区分)如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝 光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一个单缝衍射仪器形成的图样(黑色部分表 示亮纹,保持缝到屏的距离不变)，其中属于蓝光的衍射图样的是( ) A. B. C. D. [解析] 条纹间距相等的图样属于光的干涉图样,故A、C错误;条纹间距不相等的 图样属于衍射图样,由于红光的波长大于蓝光的波长,所以红光的衍射图样中的中 央亮条纹的宽度比蓝光的大,故B正确,D错误. √ 随 堂 巩 固 26 课后习题 27 知识点一 光的衍射 1.如图所示是用游标卡尺两测量爪间的狭 缝观察光源时所得到的三种图像.当游标卡 尺两测量爪间的狭缝宽度从 逐渐变 小时，所得到的图像的顺序是( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 28 [解析] 用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所看到的是光的衍射现象，狭 缝越小，衍射现象越明显，故选A. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 29 2.如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是( ) A.图为干涉图样 B.图为衍射图样 C.只减小狭缝宽度，中央亮纹会变窄 D.只将红光换成蓝光，中央亮纹会变宽 [解析] 由题图可以看到，其条纹的特点是中央条纹最宽最亮，且条纹间距不相等， 所以图为衍射图样，而不是干涉图样，故A错误，B正确；由衍射图样的特征可 知，中央亮条纹的宽度与入射光的波长和单缝宽窄有关，入射光波长越长，单缝 越窄，中央亮条纹的宽度越大，而红光的波长比蓝光的波长要长，故C、D错误. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 3.某研究性学习小组用特殊强光照射圆孔和不透明圆板 后,得到了如图甲、乙所示的衍射图样.据此可以判断出 ( ) A.甲是光线射到圆孔后的衍射图样,乙是光线射到圆板后的衍射图样 B.甲是光线射到圆板后的衍射图样,乙是光线射到圆孔后的衍射图样 C.甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样,甲孔的直径较大 D.甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样,乙板的直径较大 [解析] 圆孔衍射图样的中央是大亮斑,亮斑周围存在有限宽度的明暗相间的圆环, 其外是阴影;圆板衍射图样的中央是阴影,阴影中心有一小亮斑,阴影周围存在明 暗相间的圆环，故选A. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 31 4.(多选)光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形 印制到硅片上.如图所示，光刻机使用的是深紫外线，其波长为 .为 提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率，紫 光的波长为 ，下列说法正确的是( ) A.深紫外线在真空中的传播速度大于紫光的 速度 B.深紫外线进入液体中，传播速度变小 C.深紫外线进入液体中，频率更大 D.深紫外线比紫光更不容易发生明显衍射 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 32 [解析] 电磁波在真空中的传播速度都相等，则深紫外线在真空中的传播速度等 于紫光的速度，A错误；电磁波在介质中的速度小于真空中的速度，则深紫外 线进入液体后传播速度变小，B正确；因频率与介质无关，则深紫外线进入液 体频率不变，C错误；电磁波波长越长越容易发生明显衍射，因为深紫外线比 紫光波长短，所以更不容易发生明显衍射，D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 33 知识点二 单缝衍射与双缝干涉的比较 5.[2025·山东济南二中高二月考] 用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、 紫光分别做单缝衍射实验，得到的图样如图所示(黑色部分表示亮纹).在四个图 中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( ) A.红、黄、蓝、紫 B.红、紫、蓝、黄 C.蓝、紫、红、黄 D.蓝、黄、红、紫 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 34 [解析] 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有亮条纹宽度相同且等间距， 根据双缝干涉条纹间距 可知，波长 越大，则 越大，故左边第一个 是红光的，第三个是蓝光的；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度 越小越暗，且波长越大，则中央亮条纹越粗，故第二个是紫光的，选项B正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 6.利用图所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图中甲 和乙两种图样.下列关于 处放置的光学元件说法正确的是( ) A.甲对应单缝，乙对应双缝 B.甲对应双缝，乙对应单缝 C.都是单缝，甲对应的缝宽较大 D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大 [解析] 根据衍射和干涉得到的图样特点可以得出结论，选项A正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 36 7.如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成 的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是( ) A.甲、乙是光的衍射图样 B.丙、丁是光的衍射图样 C.形成甲图样的光的波长比形成乙图样的 光的波长短 D.形成丙图样的光的波长比形成丁图样的 光的波长短 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 [解析] 干涉条纹是等间距的条纹，因此题图甲、乙是干涉图样，题图丙、丁是 衍射图样，故B正确，A错误；由 可知，条纹宽的入射光的波长长，所 以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长，故C错误；形成丙图样 的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 38 8.(多选)[2026·湖南师大附中高二月考] 中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获 得2015年诺贝尔医学奖,屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人.在对青蒿素化学结 构的研究中,研究人员用比可见光波长更短的 射线衍射方法最终确定了其化学 结构.在做单缝衍射实验时,下列说法中正确的是( ) A.将入射光由可见光换成 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 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 39 [解析] 将入射光由可见光换成射线,即波长 变小,衍射条纹间距变窄,选项A正确; 使单缝宽度变小,则衍射条纹间距变宽,选项B错误;换用波长较长的光照射,衍射条 纹间距变宽,选项C正确;增大单缝到屏的距离,则衍射条纹间距变宽,选项D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 9.(多选)[2025·山西太原一中高二期末] 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 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 41 [解析] 当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，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，可知金属丝变粗，故选A、D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 10.某同学使用特殊强光作为光源,在不透光的挡板上 开一条缝宽为 的缝,进行光的衍射实验,如图 所示,则他在光屏上看到的条纹是图中的( ) A. B. C. D. [解析] 由于单缝衍射条纹与单缝平行,且条纹中间宽、两边窄,故B正确,A、C、 D错误. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 43 11.(多选)如果在单缝衍射或双缝干涉的实验中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(如图所示).下列说法正确的是( ) A.当做单缝实验时，光强分布图为乙图 B.当做单缝实验时，光强分布图为丙图 C.当做双缝实验时，光强分布图为乙图 D.当做双缝实验时，光强分布图为丙图 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 44 [解析] 当做单缝实验时，中央是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的 宽度不等，所以其光强分布图为题图乙，A正确，B错误；当做双缝实验时，在 屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图为题图丙，C错误，D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 45 12.[2026·陕西西安交大附中高二月考] 如图所示,在挡板上开一个大小可以调节 的小圆孔,用点光源(波长为)照射小孔,小孔后面放一个光屏 ,点光源 和小孔的连线垂直于光屏,并与光屏交于其中心.当小孔的直径从 逐渐减小 到 时,在光屏上看到的现象将会是( ) 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 46 A.光屏上始终有一个圆形亮斑,并且其直径逐渐减小 B.光屏上始终有明暗相间的同心圆环,并且其范围逐渐增大 C.光屏上先形成直径逐渐减小的圆形亮斑,然后形成范围逐渐增大而亮度逐渐减 弱的明暗相间的同心圆环 D.光屏上先形成直径逐渐减小的圆形亮斑,然后形成范围逐渐减小而亮度逐渐增 大的明暗相间的同心圆环 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 47 [解析] 能观察到明显的衍射现象的小孔的尺寸应该接近或小于 .本题小孔 直径是从逐渐减小到 的,所以在开始阶段没有明显的衍射现象,光基 本上是沿直线传播的,因此在光屏上应该得到和小圆孔相似的圆形亮斑,当孔的直 径减小到接近 时,将发生较为明显的衍射现象,所以光屏上出现明暗相间的 圆环;随着小孔直径的减小,光的衍射现象越来越明 显,衍射图样的范围越来越大, 相邻亮纹和相邻暗纹 间的距离也逐渐增大,同时由于通过小孔的光越来越 少,所以衍射图样的亮度将变得越来越暗,选项C正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 48 $