第5節(jié)

光的衍射第四章人教版（2019）選擇性必修一CONTENTS目錄光的衍射01三種不同類(lèi)型光的衍射02衍射光柵03《紅樓夢(mèng)》中形容王熙鳳的“未見(jiàn)其人，先聞其聲”。唐代詩(shī)人王維有這樣的詩(shī)句：“空山不見(jiàn)人，但聞人語(yǔ)響”波的衍射：波在它傳播的方向上遇到障礙物時(shí)，波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)隨堂練習(xí)布置作業(yè)既然光也是一種波，為什么在日常生活中我們一般觀察不到光的衍射，而且常常說(shuō)“光沿直線(xiàn)傳播”呢？S新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)隨堂練習(xí)布置作業(yè)(1)當(dāng)孔較大時(shí)，在光屏上形成類(lèi)似孔的亮斑，這是光沿直線(xiàn)傳播的結(jié)果。(2)當(dāng)孔變得較小時(shí)，在屏上形成燭焰的倒像(小孔成像)。蠟燭照到可調(diào)節(jié)孔大小的擋板上，光屏上會(huì)出現(xiàn)什么圖樣？這是為什么呢？問(wèn)題探究新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)(3)當(dāng)孔再變小時(shí)，在屏上形成明暗相間的圓環(huán)，這是光發(fā)生衍射的結(jié)果。S現(xiàn)在能理解為什么在日常生活中我們一般觀察不到光的衍射嗎？由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，由于光的波長(zhǎng)較短，光的衍射現(xiàn)象不易觀察，所以常?？吹降氖恰肮庋刂本€(xiàn)傳播”新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)一、光的衍射1.定義：光離開(kāi)直線(xiàn)傳播路徑繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象叫光的衍射現(xiàn)象。2.各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射，致使影的輪廓模糊不清，出現(xiàn)明暗相間的條紋。3.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相當(dāng)，甚至比光的波長(zhǎng)還小。注意：衍射條紋是由于來(lái)自不同位置的光，通過(guò)縫或孔之后疊加時(shí)加強(qiáng)或者削弱的結(jié)果，所以說(shuō)衍射中也存在干涉現(xiàn)象。對(duì)于同樣的障礙物，聲音的波長(zhǎng)比光的波長(zhǎng)大的多，更容易發(fā)生明顯衍射，即更容易繞過(guò)障礙物向前傳播。學(xué)以致用：為什么平時(shí)隔墻可以聽(tīng)見(jiàn)別人的聲音卻看不到人？新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)二、三種不同類(lèi)型光的衍射1.光的單縫衍射在擋板上安裝一個(gè)寬度可調(diào)的狹縫，縫后放一個(gè)光屏。用單色平行光照射狹縫，我們看到，當(dāng)縫比較寬時(shí)，光沿著直線(xiàn)通過(guò)狹縫，在屏上產(chǎn)生一條與縫寬相當(dāng)?shù)牧翖l紋。但是，當(dāng)縫調(diào)到很窄時(shí)，盡管亮條紋的亮度有所降低，但是寬度反而增大了，而且還出現(xiàn)了明暗相間的條紋。激光束調(diào)節(jié)狹縫寬窄狹縫像屏新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)演示新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)①單色光通過(guò)狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮條紋逐漸變暗變窄，對(duì)稱(chēng)分布。光的單縫衍射特點(diǎn)②波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫窄的中央亮條紋寬，條紋間距大，衍射明顯。③單縫不變時(shí)，光波波長(zhǎng)長(zhǎng)的中間條紋寬，條紋間距大，衍射明顯。紅光單縫寬0.4mm紅光單縫寬0.8mm課堂提問(wèn)：不同顏色的光，縫寬一致時(shí)，單縫衍射圖樣是否相同？紅光單縫寬0.4mm藍(lán)光單縫寬0.4mm課堂提問(wèn)：如果用白色光進(jìn)行單縫衍射實(shí)驗(yàn)，衍射條紋是什么樣？④白光的單縫衍射條紋中央亮，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)光的單縫衍射和雙縫衍射區(qū)別新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)單縫衍射與雙縫干涉條紋的比較：（1）根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉的條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的；而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)的亮條紋逐漸變窄。（2）根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋從中央亮紋往兩側(cè)亮度變化很??；而單縫衍射條紋的中央亮紋最亮，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗。（雙縫）干涉圖樣（單縫）衍射圖樣雙縫間距越小，條紋間距越大單縫寬度越小，條紋間距越大（單色光）波長(zhǎng)越小，條紋間距越?。▎紊猓┎ㄩL(zhǎng)越小，條紋間距越小單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋單色光形成明暗條紋，白光形成彩色條紋新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)

答案：A隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【典例2】如圖所示的四幅明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋).則在下面的四幅圖中從左到右排列，亮條紋的顏色依次是（

）

A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫答案：B隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)2.光的圓孔衍射AS（1）孔較大時(shí)——屏上出現(xiàn)清晰的光斑圓孔衍射圖像：光幾乎沿直線(xiàn)傳播新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)（2）孔較小時(shí)——屏上出現(xiàn)衍射花樣（亮暗相間的不等間距的圓環(huán)，圓環(huán)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光沿直線(xiàn)傳播所能照明的范圍）S現(xiàn)象：①中央是大且亮的圓形亮斑，周?chē)植贾靼迪嚅g的不等距同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。②圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時(shí)亮度越弱。③用不同單色光照射圓孔時(shí)，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中央圓形亮斑的直徑越大。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)光的圓孔衍射的特點(diǎn)①單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)．越向外，亮環(huán)亮度越低。③白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為白色，周?chē)遣噬珗A環(huán)。紅色激光的圓孔衍射圖樣白光的圓孔衍射圖樣新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)3、光的圓盤(pán)衍射不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，歷史上曾有一個(gè)著名的衍射圖樣——泊松亮斑．實(shí)驗(yàn)：在光束中放一個(gè)不透明圓盤(pán)現(xiàn)象：在不透明圓盤(pán)的陰影后面，出現(xiàn)了一個(gè)亮斑。泊松亮斑中心有極小亮斑新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)光的圓盤(pán)衍射實(shí)驗(yàn)演示新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)不同點(diǎn)：③圓孔衍射的背景是黑暗的,而圓盤(pán)衍射圖樣中的背景是明亮的。②圓孔衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大,圓盤(pán)衍射亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減小；相同點(diǎn)：均是明暗相間的光環(huán),中心均有亮斑①圓孔衍射中心亮斑較大,而泊松亮斑較小；圓孔衍射圓盤(pán)衍射光的圓孔衍射與圓盤(pán)衍射區(qū)別新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)【課堂討論1】光通過(guò)狹縫時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，光通過(guò)比較寬的縫隙時(shí)我們看到“光沿直線(xiàn)傳播”，此時(shí)光是不是就不發(fā)生衍射了？不是。當(dāng)狹縫或障礙物尺寸與光的波長(zhǎng)相當(dāng)或比波長(zhǎng)還小時(shí)，會(huì)有明顯衍射現(xiàn)象，狹縫較寬時(shí)，仍有衍射，只是不明顯。【課堂討論2】如果讓白光分別通過(guò)狹縫或圓孔，那么形成的衍射圖樣各有什么特點(diǎn)？白光通過(guò)狹縫時(shí)，衍射圖樣中央為白色亮條紋，兩側(cè)為彩色條紋；白光通過(guò)圓孔時(shí)，衍射圖樣中央是大且亮的白色光斑，周?chē)遣噬耐膱A環(huán)。白光的圓孔衍射圖樣白光的狹縫衍射圖樣新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)【典例3】在一次觀察光衍射的實(shí)驗(yàn)中，觀察到如圖所示的清晰的明暗相

間的圖樣，那么障礙物應(yīng)是（黑線(xiàn)為暗紋）()A．很小的不透明的圓板B．很大的中間有大圓孔的不透明的圓板C．很大的不透明圓板D．很大的中間有小圓孔的不透明圓板答案：D隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)三、衍射光柵1.定義：衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離的排列起來(lái)形成的光學(xué)元件。2.原理：增加狹縫的個(gè)數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將增加。N=1N=2N=33.透射光柵和反射光柵在一塊很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，未刻的部分相當(dāng)于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵。如果在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成了反射光柵。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用1】在光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，分別得到如下四幅圖樣，以下說(shuō)法正確的是（）A．甲是雙縫干涉圖樣、丁是小圓板“泊松亮斑”衍射圖樣B．乙是單縫衍射圖樣、丙是小圓板“泊松亮斑”衍射圖樣C．甲是雙縫干涉圖樣、丁是小圓孔衍射圖樣D．乙是雙縫干涉圖樣、丙是小圓孔衍射圖樣答案：A隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用2】2022·上海嘉定·二模）利用圖a所示的裝置，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到圖b中甲和乙兩種圖樣。則（）A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫