第四章 第五节 光的衍射-高中物理同步备课学案（人教版选择性必修第一册）.docx

第5节光的衍射

知识点归纳

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明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象．

2．衍射图象：衍射时产生的明暗条纹或光环．

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．

6．衍射光栅

(1)结构由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．

(2)衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加．

知识点二、各种衍射图样

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．越靠外，条纹间距越小．

(2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低．

(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．

(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．

(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)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的现象——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．不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑)

(1)中央是亮斑．

(2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小，而且背景是明亮的，如图所示．

知识点三、单缝衍射与双缝干涉

1.单缝衍射与双缝干涉的比较

?

单缝衍射

双缝干涉

不

同

点

产生条件

只要狭缝足够窄，任何光都能发生

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，两边最暗

条纹清晰，亮度基本相等

相同点

成因

都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果

意义

都是波特有的现象，表明光是一种波

2.对单缝衍射和双缝干涉的三点提醒

(1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列．

(2)光波的波长变大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大．

(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加．

知识点四、衍射光栅

1．结构：有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学元件。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。

典例分析

衍射现象

【例】对于单缝衍射现象，下列说法正确的是()

A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮

B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显

C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线

D．入射光的波长越短，衍射现象越明显

解析单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项A错；入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项B对，选项C、D错。

答案B

归纳总结：对衍射现象的理解

(1)衍射现象是否明显方面：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)衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小。

自我检测

1．沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的天气现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下()

A．只有波长较短的一部分光才能到达地面

B．只有波长较长的一部分光才能到达地面

C．只有频率较大的一部分光才能到达地面

D．只有频率较小的一部分光才能到达地面

解析据光明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，据λ＝c/f知，到达地面的光是频率较小的部分。

答案BD

2．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是()

A．甲图是光的干涉图样

B．乙图是光的衍射图样

C．丙图是利用光的折射原理

D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率

解析甲图是光的衍射图样，乙图是光的干涉图样，故A、B错误；丙图是光的折射原