高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光5 光的衍射多媒体教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光5 光的衍射多媒体教学课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，光的衍射，衍射图样，亮条纹，越宽越暗，衍射光栅，等距离，课内互动探究，探究等内容，欢迎下载使用。
1．知道光的衍射现象和产生明显衍射的条件。2．了解如何通过实验观察光的衍射现象，并可以区分几种不同的衍射图样。3．能解释日常生活中的衍射并初步了解衍射光栅。
1.衍射现象光通过很窄的缝和很小的孔时，光没有沿_________传播，它绕过了缝或孔的边缘，传播到了障碍物_________的地方。2．产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长_________，甚至比光的波长_________。
『判一判』(1)光的衍射说明光不能沿直线传播。( )(2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( )(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象。( )(4)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。( )(5)衍射现象中也有干涉的成分。( )
『选一选』(多选)在城市交通中，用红灯表示禁止通行，其原理是( )A．红光容易产生干涉B．红光照射的距离大C．红光容易引起人们的视觉反应D．红光容易产生衍射解析：红光在可见光中的波长最长，容易发生衍射，在雾天、雨天、沙尘暴等恶劣天气里，使司机和行人都能看到红灯，避免交通事故的发生；同时红光也容易引起人们的视觉反应。
1.单缝衍射条纹特点(1)中央条纹为____________，离中心条纹越远，亮条纹的宽度_________，亮度_________。(2)狭缝越窄，中央亮条纹_______________。2．圆盘衍射(泊松亮斑)(1)现象用平行光照射一个不透光的小圆盘时，在圆盘阴影中心出现一个_________。(2)衍射图样的特点圆形阴影中心有一_________，与小孔衍射图样有明显区别。
1.结构有许多等宽的狭缝____________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______，亮度越______。2．衍射图样的特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变______，亮度_________。3．衍射光栅的种类_________光栅和_________光栅。
『想一想』如图是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。(黑线表示亮纹)(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的狭缝宽度大小关系。(2)试说明照片丁中的中央条纹的颜色及成因。
答案：(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由照片甲到丁，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝宽度越来越小。(2)照片丁中的中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均形成亮条纹，各种色光叠加后，中央条纹为白色。
要点提炼1.光的衍射(1)产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。(2)光是一种波光的干涉现象已经表明光是一种波，由于衍射也是波的特点，光能够衍射，因此，光能够绕过障碍物或通过小孔进入阴影区而传播，即发生衍射现象。
(3)可见光的波长范围10－6 m～10－7 m，由发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察。
2．三种不同的衍射现象(1)单缝衍射单缝衍射图样的特点①单色光的单缝衍射图样是明暗相间、亮度越来越暗且不等距的条纹，中央是亮纹，亮度大，宽度也大；波长越长，条纹间距越大，中央亮纹越宽；②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光是紫光，最远离中央的是红光。
(2)圆孔衍射①单色光的圆孔衍射图样中央亮纹的亮度大，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纹为白色，周围是彩色圆环。(3)泊松亮斑——障碍物的衍射现象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。
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。
典例剖析1．让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可以改变大小的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)。答案：当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，随着三角形孔缓慢地变小，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰的像(小孔成像)；继续使三角形孔缓慢变小，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗。
某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样。据此可以判断出( )A．甲是光射到圆孔后的衍射图样，乙是光射到圆板后的衍射图样B．乙是光射到圆孔后的衍射图样，甲是光射到圆板后的衍射图样C．甲、乙都是光射到圆孔后的衍射图样，甲对应的圆孔直径较大D．甲、乙都是光射到圆板后的衍射图样，乙对应的圆板直径较大
解析：题图甲中央为亮度大的圆，外面为明暗相间的圆环，而题图乙在阴影的中心有一个亮斑，故甲为光通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光射到不透光的圆板上形成的衍射图样，故A正确。
单缝衍射与双缝干涉的比较
要点提炼单缝衍射与双缝干涉的比较
(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)光波的波长增大，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，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加。
典例剖析2．如图所示，a、b、c、d是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样(黑色表示亮条纹)。分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )A．a、b是光的衍射图样B．c、d是光的衍射图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
(2022·浙江省嘉兴一中、湖州中学高二下学期期中)如图所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是( )A．双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝B．双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝C．宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距D．窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距
易错点：混淆了圆板和圆孔衍射图样而出错 如图中单色光照射的不是一个狭缝，并且观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样(黑线为暗纹)，那么障碍物是( )A．很小的不透明的圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
易错分析：没有分清圆板衍射和圆孔衍射的图样的差别，而错选A。要注意很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在阴影区的边沿有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。
正确解答：圆板衍射和圆孔衍射的图样对比如下表所示：
由题图可知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，且越向外，圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D项正确。
一、光的衍射1．(多选)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
2．(2023·湖南师大附中高三阶段练习)在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示。下列说法中正确的是( )
A．图中光束①是红光，光束②是蓝光B．在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度快C．若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽度比光束②的窄D．光束①比②更容易发生明显衍射现象
二、衍射图样3．(多选)某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是( )A．若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行B．若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直C．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D．衍射条纹的间距与光的波长有关解析：衍射条纹总与狭缝平行，衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，狭缝越窄，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大。
4．如图所示，a、b、c、d四幅明暗相间的条纹图样是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫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)。则下面四幅图中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
解析：双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹，单缝衍射条纹是中间宽、两边越来越窄的明暗相间的条纹，因此题图中a、c是双缝干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹。通过同一双缝干涉仪器形成的干涉条纹，光的波长越长，条纹间距越宽，因此a是红光，c是蓝光。通过同一单缝形成的衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此b是紫光，d是黄光。故选B。
三、光栅衍射5．(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：对于透射光栅来说，当光照射到刻痕上时，光发生漫反射而不能透过，故选项C错误，A、B、D正确。
6．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是( )A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是明暗相间的C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果