2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第5章 第2节 (2份打包)

第2节　光的衍射 光 的 衍 射 [先填空] 1．光的衍射现象 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将改变沿直线传播的规律而绕到障碍物后面传播的现象． (1)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，其余条纹向两侧逐渐变窄、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． (2)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． 2．产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象． 3．光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小得多时，光可以看成沿直线传播；在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显． [再判断] 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．红光比紫光更容易发生明显衍射现象．(√) [后思考] 单缝的宽度会对衍射现象产生怎样的影响？ 【提示】　单缝宽度越小，衍射现象越明显，但衍射条纹的亮度越小． [核心点击] 1．三种衍射图样 光的单缝衍射　　 圆孔的衍射 遮光板的衍射 图5­2­1 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 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．双缝干涉中也存在衍射现象 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 E．入射波的波长越大，越容易观察到明显的衍射现象 【解析】　衍射图样是复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍射．一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件，故A、B、E正确，C、D错误． 【答案】　ABE 2．取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小不一. 【导学号：78510059】 圆孔的衍射 图5­2­2 (1)先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑[图(a)]，这是________的结果． (2)再换上圆孔中等的那块板[图(b)]，可以看到________________． (3)最后用圆孔最小(直径约1 mm)的那块板[图(c)]，可以看到衍射现象更明显，这说明________________． 【解析】　(1)光沿直线传播． (2)发生了衍射现象． (3)孔越小衍射越明显． 【答案】　见解析 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，而两侧的亮条纹逐渐变窄． 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，而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，而两侧的亮纹逐渐变暗． 衍 射 对 分 辨 率 本 领 的 影 响 及 衍 射 光 栅 [先填空] 1．一个光学仪器的分辨率本领是指将两个相互靠近的物体的像分离开来的能力． 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，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低． 3．衍射光栅 (1)结构：有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成光学元件．狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越亮． (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：反射光栅和透射光栅． [再判断] 1．显微镜的镜头越小其分辨本领越低．(√) 2．多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时更宽．(×) 3．光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果(√) [后思考] 为什么通过光栅后得到的条纹与双缝干涉条纹不同？ 【提示】　双缝干涉是由于干涉光源通过双缝后叠加产生的，通过光栅后在光屏上叠加的光具有同频率及相位差恒定的干涉特点，产生多缝干涉，也有单缝衍射．因此，其条纹是多缝干涉和单缝衍射条纹共同的结果，不同于双缝干涉条纹． [核心点击] 1．圆孔衍射图样 (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．如图5­2­3所示． 图5­2­3 (2)只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样．在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗． (3)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大． (4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环． (5)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮