高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射优秀教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射优秀教学设计，共7页。教案主要包含了自主学习，学始于疑，合作探究一，合作探究二，合作探究三，进阶闯关检测等内容，欢迎下载使用。

阅读教材98-99页，思考：
1. 观察教材98页图4.5-2，衍射条纹中央亮条纹与单缝宽是什么关系？
2. 观察教材99页图4.5-3，白色光通过单缝产生的条纹有什么特点？

3.教材96页图4.4-4与教材98页图4.5-2相比，条纹特征有什么不同之处？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究一】观察单缝衍射、单孔衍射和泊松亮斑实验（视频）
1.条纹特征随缝宽的变化如何变化
2.条纹差别
【合作探究二】衍射光栅有什么优点？分哪两类？
【合作探究三】双缝干涉条纹与单缝衍射条纹有什么区别？
讨论：教材101练习1、2、3、4
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．(多选)对于光的衍射现象，下列说法正确的是( )
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．衍射现象是光特有的现象，只有光才会发生衍射
C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
2．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( )
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．以上现象都不会发生
3．让太阳光垂直照射一块遮光板，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，直至条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，小圆形的光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
4.在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样(黑线为暗线)，那么障碍物应是 ( )
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．很大的不透明的圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
B类能力关
5．(多选)(2020·江苏南京一模)如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹，下列四幅图中由红光形成的图样是( )
6．(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
C类综合关（选做）
7．一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。现将其中一条缝挡住，让这束红光只通过一条缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些
B．与原来不相同的明暗相间的条纹，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
8．(多选)(2020·宁波高二检测)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是( )
A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
课堂练习部分答案
A类基础关
1．(多选)(2020·江西抚州期中)对于光的衍射现象，下列说法正确的是( )
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．衍射现象是光特有的现象，只有光才会发生衍射
C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析 光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象比较明显，只有在光的波长比障碍物的尺寸小的情况下，光才可以看成是沿直线传播的，所以光的衍射现象和光沿直线传播是不矛盾的，它们是光在不同条件下产生的两种现象，衍射现象是波特有的现象，故正确的是A、D两项。
答案 AD
2．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( )
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．以上现象都不会发生
解析 观察衍射图样发现：狭缝的宽度逐渐变小，衍射现象越来越明显，衍射条纹间距变大。本题是缝宽增大，所以A项正确。
答案 A
3．让太阳光垂直照射一块遮光板，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，直至条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，小圆形的光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
解析 当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失，所以只有D项是正确的。
答案 D
4.在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样(黑线为暗线)，那么障碍物应是 ( )
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．很大的不透明的圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
解析 图样为清晰的衍射图样，故B项错误；图样中心为亮斑，说明障碍物为D；若为A，则中央有一个小亮点，亮点外为大暗环；若为C，则图样为大暗斑，只是边缘稍模糊。
答案 D
B类能力关
5．(多选)(2020·江苏南京一模)如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮条纹，下列四幅图中由红光形成的图样是( )
解析 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故A、C两项是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ可知波长λ越大，Δx越大，故A项是红光的干涉图样，C项是紫光的干涉图样；单缝衍射条纹中间明亮且宽度大，越向两侧宽度越小越暗，且波长越大，中央亮条纹就越宽，故B项是紫光单缝衍射图样，D项为红光单缝衍射图样。综上所述，A、D两项是红光形成的图样。
答案 AD
6．(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C项错误。
答案 ABD
C类综合关（选做）
7．一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。现将其中一条缝挡住，让这束红光只通过一条缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些
B．与原来不相同的明暗相间的条纹，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 本题一开始告诉我们产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，挡住一条缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现亮条纹，但衍射图样中央亮条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹。只有B项正确。
答案 B
8．(多选)(2020·宁波高二检测)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是( )
A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
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，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细。故A、D两项正确，B、C两项错误。
答案 AD
单缝衍射
双缝干涉
不
同
点
产生条件
条纹宽度
条纹间距
亮 度
相同点