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1、天津市耀华滨海学校高三物理学案：13.5光的衍射（新人教版） - 1 - / 5 第五节光的衍射 新知预习 1.光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物而照射到阴影区域的现象叫做_. 2.障碍物、 小孔和狭缝的尺寸与光的光的波长_，或者比光的波长_时， 光才能产生明显的衍射现象.通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸_光 的波长，故观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的. 3.由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器叫_，分为 _和 _两种 . 典题 热题 知识点一光的衍射及发生明显衍射的条件 例 1 在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（） A.将入射光由黄色换成绿色，衍射
2、条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 解析： 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条 纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的 波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽.故选项 A、C、 D 正确 . 答案： ACD 方法归纳通过光屏观察衍射条纹与用眼睛直接观察衍射条纹的情况是有所不同的.单缝到屏 的距离增大时，屏上条纹间距变大，亮度变弱，条纹数目不变（屏足够大）；如果用眼睛直接 观察，眼睛必
3、须靠近单缝，当略微增大眼睛与单缝距离时，观察到的条纹间距也会略大，而 条纹数目将减少，因为眼睛的受光面很小（相当于光屏很小），所以当眼睛与单缝的距离过大 时，就观察不到衍射条纹. 例 2 某同学把卡尺间的窄缝调节到0.5 mm 去观察某一线光源，看到了彩色条纹.他把缝的宽度 增加到 0.8 mm，再观察同一光源，看到的现象是但亮度增大 .若他把缝的宽度减小到0.2 mm， 则看到的现象是_. 这说明在衍射现象中，衍射图样条 纹的宽度及亮度与_有关，当其 _时，衍射现象更为明显. 解析： 当窄缝宽度变窄时，它和光波的波长越接近，衍射现象越明显，同时通过窄缝的光能 越少，到达光屏上的宽度越宽，亮度
4、就越弱. 答案： 彩色条纹变窄彩色条纹变宽但亮度减弱单缝宽度变窄 知识点二波的衍射与其他现象的比较研究 例 3 如图 13-5-3 所示， A、B 两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图A 是光 的_（填 “ 干涉 ” 或 “ 衍射 ” ）图象 .由此可以判断出图A 所对应的圆孔的孔径 _（填 “ 大于 ” 或“ 小于 ” ）图 B 所对应的圆孔的孔径. 图 13-5-3 解析：A 中出现明暗相间的条纹，是衍射现象， 只有障碍物或孔的尺寸和光波波长相差不多时， 才能发生明显的衍射现象.图 A 是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7的数量级上， 天津市耀华滨海学校高三物理学案：
5、13.5光的衍射（新人教版） - 2 - / 5 所以图 A 对应的圆孔的孔径比图B 所对应的圆孔的孔径小.图 B 的形成可以用光的直线传播解 释. 答案： 衍射小于 巧解提示光发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸和光波波长相差不多，而当障碍物 或孔的尺寸比光波波长大得多时，衍射现象不明显. 例 4 声波比光波容易产生明显的衍射，原因是（） A.声波是纵波，光波是横波 B.声波是机械波，光波是电磁波 C.一般障碍物尺寸跟声波波长相近而比光波波长大得太多 D.声波必须通过介质传播，而光波可以在真空中传播 解析： 产生明显的衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸能与波长相近，声波的波长比光波的 波长
6、大，与一般障碍物尺寸相近，容易满足衍射条件，因而容易产生明显的衍射.正确答案选 C 项. 答案： C 方法归纳能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸能跟光的波长相比甚至比光的波 长还要小，由于可见光的波长一般为数千埃，比普通障碍物尺寸小得多，所以光波的衍射现 象观察起来稍难一些. 例 5 用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上 各看到什么现象？ (1)小孔的直径为1 cm； (2)小孔的直径为1 mm； (3)小孔的直径为0.5 m. 解析： 小孔的直径大小决定屏上现象.当孔的直径较大，比光的波长大的多，此时光的衍射极 不明显，光沿直线传播；当孔的直径
7、很小，可以与光波的波长相差不多时，光的衍射现象明 显. 答案： (1)当圆孔的直径为1 cm 时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑.这是光沿直线传 播的结果 . (2)当圆孔的直径为1 mm 时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像， 也是光沿直 线传播的结果. (3)当圆孔的直径为0.5 m 时，在光屏上能看到明暗相间的圆环.这是由于小孔尺寸与光波的 波长差不多，光发生衍射的结果. 巧解提示我们在观察光的衍射实验时，当缝（或孔）的线度逐渐变小时，在光屏上可以看到 光斑先逐渐变小进而小孔成像，然后又出现明暗相间的条纹（圆环）.继续使缝（或孔）变小， 明暗条纹（圆环）的宽度和间距会随
8、之变大，从而体现量变引起质变的规律.进而认识到，任 何规律都有其适用条件.光的直线传播只是一条近似的规律，只有在光的波长比障碍物或孔的 线度小得多的情况下，才可以看成是沿直线传播的. 自主广场 我夯基我达标 1.汽车在行驶时常会滴下一些油滴，滴下的油滴在带水的路面上会形成一薄层油膜，并呈现出 彩色，这是由于（) A.光的色散B.空气的折射 C.光的干涉D.光的衍射 思路解析： 油滴在带水的路面上形成一层薄油膜，并呈现出彩色，是薄膜干涉，所以选C. 天津市耀华滨海学校高三物理学案：13.5光的衍射（新人教版） - 3 - / 5 答案： C 2.让太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有一个自由收缩
9、的三角形孔，当此三角形孔缓慢地 变小直到闭合时，在孔后的屏上先后出现（) A.由大到小的三角形光斑，直至光斑消失 B.由大到小的三角形亮斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 C.由大到小的三角形光斑，明暗相间的黑白条纹，直至黑白条纹消失 D.由大到小的三角形光斑，小圆形光纹，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失 思路解析： 发生明显衍射的条件是：光波传播过程中碰到的障碍物或小孔要比波长小或相差 不多 .由于光波波长很短，约在10-7 m 的数量级上，在三角形孔由大到小的改变过程中，光首 先按直线传播，当三角形的大小和光波相差不多时，发生光的衍射，呈现彩色条纹，直到最 后三角形闭合，则条纹消失，故选
10、D. 答案： D 3.人隔着墙说话，能听见声音而看不见人，下列说法中解释正确的是（) A.光波是电磁波，而声波是纵波B.光波是横波，而声波是机械波 C.光速太大D.声波波长大，光波波长小 思路解析： 由于声波的波长长，能够发生明显的衍射现象，因此墙内的人能听到声音，而光 波的波长短，不能发生明显的衍射现象，因此墙内的人看不到喊话的人. 答案： D 4.下列关于光的现象的说法中正确的是（) A.用白光做双缝干涉实验时，屏上从中央条纹向外，紫光的亮条纹偏离中央的距离最大 B.白光单缝衍射时，偏离中央亮条纹远的是红光 C.白光经三棱镜折射发生色散，红光偏向角最大 D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡
11、紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射 思路解析： 由于红光波长最长，故其偏离中央亮条纹最远. 答案： B 5.如图 13-5-3 所示， A、B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象，其中图A 是光的 _（填 “ 干涉 ” 或“ 衍射 ” ）图象 .由此可以判断出图A 所对应的圆孔的孔径_ （填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ）图 B 所对应的圆孔的孔径. 图 13-5-3 思路解析： 考查光的衍射图样及发生衍射的条件. 只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象.图 A 是 光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7 m 数量级上，所以图 A 对应
12、的圆孔径比图B 所 对应的圆孔的孔径小，图B 的形成可以用光的直线传播来解释，故A 孔径小于 B 孔径 . 答案： 衍射小于 6.图 13-5-4 甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，下列判断正确的是 （图中阴影部分表示亮条纹）（) 图 13-5-4 天津市耀华滨海学校高三物理学案：13.5光的衍射（新人教版） - 4 - / 5 A.甲为单缝衍射的图样B.乙为双缝干涉的图样 C.甲为双缝干涉的图样D.乙为单缝衍射的图样 思路解析： 干涉条纹为等间距的，衍射条纹为非等间距的，中央宽两边窄. 答案： AB 7.在一次观察光的衍射实验中，观察到如图13-5-5 所示的清晰的明暗
13、相间图样，那么障碍物应 是（黑线为暗纹） （) 图 13-5-5 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圆板 思路解析： 如题图所示为衍射图样，A、D 满足衍射条件，故答案为AD. 答案： AD 我综合我发展 8.图 13-5-6 所示为单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到的图象是（) 图 13-5-6 思路解析： 单色光源经狭缝产生衍射，衍射图样是中间亮而宽的明纹，两边是明暗相间较窄 的条纹，只有A 符合这些特点. 答案： A 9.一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
14、.现 在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（) A.与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些 B.与原来不相同的明暗相间的条纹，而且中央明条纹变宽些 C.只有一条与缝宽对应的明条纹 D.无条纹，只存在一片红光 思路解析： 这束红光通过双缝产生了干涉现象，说明每条缝都很窄，这就满足了这束红光发 生明显衍射现象的条件，这束红光形成的干涉图样特点是，中央出现明条纹，两侧对称地出 现等间隔的明暗相间条纹；这束红光通过单缝时形成的衍射图样特点是，中央出现较宽的明 条纹，两侧对称出现不等间隔的明暗相间条纹，且距中央明条纹远的明条纹亮度迅速减弱， 所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少. 答案： B 10.(2006 北京高考 )游标为 20 分度 (测量值可准确到0.05 mm)的卡尺示数如图13-5-7 所示，两 测脚间狭缝的宽度为mm.用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹.如果减小狭缝的宽度，衍 射条纹的宽度将变. 天津市耀华滨海学校高三物理学案：13.5光的衍射（新人教版） - 5 - / 5 图 13-5-7 思路解析： 游标卡尺读数为：主尺刻度+游尺对齐刻度 精度，当单缝宽度最小，衍射条纹越 宽. 答案： 0.15 宽
