高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册光的衍射课堂教学ppt课件

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5 光的衍射学习任务一 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 衍射光栅备用习题随堂巩固练习册◆答案核查【导】答案核查【练】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.√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.√√√【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.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.(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.(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.例2 ［2024·江苏苏州中学期中］ 下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是( )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.√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√[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.学习任务三 单缝衍射与双缝干涉的比较［物理观念］例3 ［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√ 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.透射反射例4 (衍射光栅)(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.√√√1.(多选)对衍射现象的定性分析正确的是( )A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播理论[解析] 衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，选项A、B、C正确；光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，选项D错误.√√√2.如图所示的四个图形中表示著名的泊松亮斑的是 ( )A. B. C. D. [解析] 泊松亮斑是光入射到不透明的圆盘上产生的衍射现象,衍射条纹的特点是在中央有一个亮斑,但亮斑较小,亮斑外侧的暗条纹较宽,即在较大阴影中心有一亮点,选项B正确.√3.让太阳光垂直照射一块大的遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现 ( )A.由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B.由大变小的三角形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C.由大变小的三角形光斑，明暗相间的黑白色条纹，直至黑白色条纹消失D.由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失√   光的衍射 此条纹是由光的衍射产生的.       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√√[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.2.(光的干涉和衍射)［2025·河北石家庄二中期中］ 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√[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.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.√练习册知识点一 光的衍射1.(多选)［2024·吉林长春一中期中］ 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√√[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.  [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.√3.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.√4.(多选)［2025·山西太原一中期末］ 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√√[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.知识点二 单缝衍射与双缝干涉的比较5.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，衍射条纹是黑白相间的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[解析] 从成因分析，光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果，两者都表明光是一种波，故A、C错误，D正确；从条纹特点看，虽然条纹宽度、间距方面两者有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明(由单色光的颜色决定)暗相间的，白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，故B错误.√ 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.√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√   √√ 9.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,乙孔的直径较大√[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. 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.√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√√[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. 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√ 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.       A B .C D . A  A B .C D .［教材链接］.（1）相当宽 （2）相当,还小 例1.D 变式1.ABC 例2.C 变式2.D 例3.B 变式3.A ［教材链接］ 1.等宽,等距离 2.窄,增加 3.透射,反射 例4.ABD 随堂巩固 1.BD 2.B 3.B