《高考物理课件：第20章第二节《光的衍射》（人教版选修3-4）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理课件：第20章第二节《光的衍射》（人教版选修3-4）（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二第二节节光的衍射光的衍射 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第二第二节节课前自主学案课前自主学案目标概览目标概览目标概览目标概览学习目标：学习目标：1.知道光的衍射现象，知道发生明显衍知道光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件射的条件2知道知道“几何光学几何光学”中所说的光沿直线传播是一种中所说的光沿直线传播是一种近似近似重点难点：重点难点：1.光发生明显衍射的条件光发生明显衍射的条件2衍射条纹的特点及影响中央亮纹的宽度的因素衍射条纹的特点及影响中央亮纹的宽度的因素课前自主学案课前自主学案一、光的衍射一、光的衍射光在遇到障碍物光在遇到障碍物时时，_而照射
2、到阴影区域而照射到阴影区域的的现现象叫做光的衍射象叫做光的衍射二、光二、光发发生明生明显显衍射衍射现现象的条件象的条件当孔和障碍物的尺寸比光波波当孔和障碍物的尺寸比光波波长长_，或者，或者跟波跟波长长_时时，光才能，光才能发发生明生明显显的的衍射衍射现现象象能能够绕过够绕过障碍物障碍物小小相差不多相差不多三、衍射三、衍射图样图样1单缝单缝衍射：衍射：(1)单单色光色光单缝单缝衍射条衍射条纹纹的特点：中央的特点：中央为为_条条纹纹，两，两侧侧有亮暗相有亮暗相间间的条的条纹纹，条，条纹纹的的间间距和亮度距和亮度_，中央亮条，中央亮条纹纹既既宽宽又亮，两又亮，两侧侧条条纹纹宽宽度、亮度逐度、亮度逐渐
3、渐_(2)白光白光单缝单缝衍射条衍射条纹纹的特点：中央的特点：中央为为既既_且且_的白色条的白色条纹纹，两，两侧侧是是变变窄窄变变暗的暗的_条条纹纹亮亮不等不等减小减小亮亮宽宽彩色彩色2圆圆屏衍射屏衍射泊松亮斑泊松亮斑当光照到不透光的极小当光照到不透光的极小圆圆板上，在板上，在圆圆板的板的_出出现现的亮斑，它是的亮斑，它是证实证实光的光的_理理论论的有力的的有力的实验实验依据依据正后方正后方波波动动四、光的衍射四、光的衍射现现象的意象的意义义1干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射现现象象证证明了光具有明了光具有_，波，波长长_，干涉和衍射干涉和衍射现现象就越
4、明象就越明显显2衍射衍射现现象象说说明明“光沿直光沿直线传线传播播”只是近似只是近似规规律，律，只有在光的波只有在光的波长长比障碍物小得多比障碍物小得多时时，光才可以看，光才可以看作是沿直作是沿直线传线传播的播的波波动动性性越越长长一、三种典型衍射的比一、三种典型衍射的比较较1单缝单缝衍射衍射(1)单缝单缝衍射衍射现现象象如如图图2021所示，点光源所示，点光源S发发出的光出的光经过单缝经过单缝后后照射到光屏上，若照射到光屏上，若缝较宽缝较宽，则则光沿直光沿直线传线传播，播，传传播播到光屏上的到光屏上的AB区域；若区域；若缝缝足足够够窄，窄，则则光的光的传传播不播不再沿直再沿直线传线传播，而是
5、播，而是传传到几何阴影区，在到几何阴影区，在AA、BB区出区出现现亮暗相亮暗相间间的条的条纹纹，即，即发发生衍射生衍射现现象象核心要点突破核心要点突破图图2021衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已声波可发生明显的衍射现象，如明显而已声波可发生明显的衍射现象，如“闻其闻其声不见其人声不见其人”就是这个原因就是这个原因(2)图样特征图样特征缝变窄时，光路有了明显的衍射现象，光所照射的缝变窄时，光路有了明显的衍射现象，光所照射的区域变大，由于通过缝的光能少了，因此条纹的亮区域变大，由于通过缝的光能少了，因此条纹的亮度会降低在衍射现象中，中
6、央亮条纹不仅亮度大，度会降低在衍射现象中，中央亮条纹不仅亮度大，宽度也大用单色光照射单缝时，光屏上出现亮暗宽度也大用单色光照射单缝时，光屏上出现亮暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如如图图2022所示，与干涉条所示，与干涉条纹纹有区有区别别用白光用白光照射照射单缝时单缝时，中，中间间是白色亮条是白色亮条纹纹，两，两边边是彩色条是彩色条纹纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最，其中最靠近中央的色光是紫光，最远远离中央离中央的是的是红红光光图图20222圆圆孔衍射孔衍射(1)圆圆孔衍射孔衍射现现象象如如图图2023所示，当所示，当挡挡板板AB上的上的
7、圆圆孔孔较较大大时时，光屏上出光屏上出现图现图中乙所示的情形，无明中乙所示的情形，无明显显衍射衍射现现象象发发生；当生；当挡挡板板AB上的上的圆圆孔很小孔很小时时，光屏上出，光屏上出现图现图中丙所示的衍射中丙所示的衍射图样图样，出，出现现亮暗相亮暗相间间的的圆环圆环图图2023(2)图样图样特征特征衍射衍射图样图样中，中央亮中，中央亮圆圆的亮度大，外面是亮暗相的亮度大，外面是亮暗相间间的的圆环圆环，但外，但外围围亮亮环环的亮度小，用不同的光照的亮度小，用不同的光照射射时时所得所得图样图样也有所不同如果用也有所不同如果用单单色光照射色光照射时时，中央中央为为亮亮圆圆，外面是亮度越来越小的亮，外面
8、是亮度越来越小的亮环环；如果；如果用白光照射用白光照射时时，中央亮，中央亮圆为圆为白色，周白色，周围围是彩色是彩色圆圆环环3圆屏衍射圆屏衍射(1)圆屏衍射现象圆屏衍射现象在在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆屏后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒屏后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结
9、果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆屏阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分在圆屏阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人就把这个亮斑证明了菲涅耳理论的正确性，后人就把这个亮斑叫做泊松亮斑叫做泊松亮斑(2)图样图样特征特征小小圆圆板衍射板衍射图样图样的中央有个亮斑的中央有个亮斑泊松亮斑，泊松亮斑，图样图样中的亮中的亮环环或暗或暗环间环间的距离随着半径的增大而的距离随着半径的增大而减小减小4三种衍射三种衍射图样图样的比的比较较如如图图2024所所示示是是光光经经狭狭缝缝、小小孔孔、小小圆圆屏屏产产生的衍射生的衍
10、射图样图样的照片由的照片由图图可知：可知：(1)光光经经不同形状的障碍物不同形状的障碍物产产生的衍射生的衍射图样图样的形状的形状是不同的是不同的图图2024(2)衍射条衍射条纹纹的的间间距不等仔距不等仔细细比比较较乙乙图图和丙和丙图图可可以以发现发现小孔衍射小孔衍射图样图样和小和小圆圆屏衍射屏衍射图样图样的区的区别别：小小圆圆屏衍射屏衍射图样图样的中央有个亮斑的中央有个亮斑著名的著名的“泊松泊松亮斑亮斑”；小；小圆圆屏衍射屏衍射图样图样中亮中亮环环或暗或暗环间环间距随着半距随着半径的增大而减小，而径的增大而减小，而圆圆孔衍射孔衍射图样图样中亮中亮环环或暗或暗环环间间距随半径的增大而增大距随半径
11、的增大而增大二、光的干涉现象和光的衍射现象的区别二、光的干涉现象和光的衍射现象的区别干涉现象和衍射现象都是波所特有的现象，但两者干涉现象和衍射现象都是波所特有的现象，但两者还是有很大不同的还是有很大不同的1产生条件不同产生条件不同光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加只光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加只要狭缝或孔足够小，任何光都能发生明显衍射要狭缝或孔足够小，任何光都能发生明显衍射2条条纹宽纹宽度不同度不同双双缝缝干干涉涉是是等等宽宽的的，条条纹纹间间的的距距离离是是相相等等的的，而而单单缝缝衍衍射射的的条条纹纹，中中央央亮亮条条纹纹最最宽宽，两两侧侧的的亮亮条条纹纹逐逐渐变渐变窄窄
12、3光光强强分布不同分布不同双双缝缝干涉条干涉条纹纹，从中央亮，从中央亮纹纹往两往两侧侧光光强强变变化很小，化很小，而而单缝单缝衍射条衍射条纹纹的光的光强强分布主要集中在中央亮分布主要集中在中央亮纹纹，两两侧侧的亮的亮纹纹逐逐渐变渐变暗暗4条条纹纹的的变变化情况不同化情况不同双双缝缝干涉的条干涉的条纹间纹间距离与波距离与波长长成正比，条成正比，条纹间纹间距距随波随波长长的的变变化而化而变变化化单缝单缝衍射的条衍射的条纹纹随随缝宽缝宽而而变变化，化，缝缝越窄衍射越窄衍射现现象越明象越明显显，如，如图图2025.图图2025课堂互动讲练课堂互动讲练发发生明生明显显衍射衍射现现象的条件象的条件例例例例
13、1 1在在用用单单色色平平行行光光照照射射单单缝缝，观观察察衍衍射射现现象象的的实验实验中，下列中，下列说说法正确的是法正确的是()A缝缝越窄，衍射越窄，衍射现现象越明象越明显显B缝缝越越宽宽，衍射，衍射现现象越明象越明显显C照射光的波照射光的波长长越越长长，衍射，衍射现现象越明象越明显显D照射光的照射光的频频率越高，衍射率越高，衍射现现象越明象越明显显【解解析析】根根据据光光发发生生明明显显衍衍射射的的条条件件可可知知，在在入入射射光光波波长长一一定定的的情情况况下下，缝缝越越窄窄，衍衍射射现现象象越越明明显显，故故A对对B错错；在在缝缝宽宽一一定定时时，入入射射光光的的波波长长越越长长，衍
14、射，衍射现现象越明象越明显显，故，故C对对D错错【答案答案】AC【点点评评】对对光的衍射光的衍射现现象，有的同学象，有的同学错误错误的的认认为为：在障碍物的尺寸小于波：在障碍物的尺寸小于波长时长时，障碍物越小，障碍物越小，衍射越不明衍射越不明显显实际实际上，在波上，在波长长一定一定时时，障碍物，障碍物越小，衍射越明越小，衍射越明显显变变式式训训练练1让让太太阳阳光光垂垂直直照照射射一一块块遮遮光光板板，板板上上有有一一个个可可以以自自由由收收缩缩的的三三角角形形孔孔，当当此此三三角角形形孔孔缓缓慢慢缩缩小小直直至至完完全全闭闭合合时时，在在孔孔后后的的屏屏上上将将先先后后出出现现()A由大由大
15、变变小的三角形光斑，直至光斑消失小的三角形光斑，直至光斑消失B由由大大变变小小的的三三角角形形光光斑斑，亮亮暗暗相相间间的的彩彩色色条条纹纹，直至条直至条纹纹消失消失C由由大大变变小小的的三三角角形形光光斑斑，亮亮暗暗相相间间的的条条纹纹，直直至黑白色条至黑白色条纹纹消失消失D由大由大变变小的三角形光斑，小小的三角形光斑，小圆圆形的光斑，亮暗形的光斑，亮暗相相间间彩色条彩色条纹纹，直至条，直至条纹纹消失消失解析：解析：选选D.本本题综题综合考合考查查了光在不同情况下的前了光在不同情况下的前进进行行为为当孔足当孔足够够大大时时，由于光的直，由于光的直线传线传播，所播，所以屏首先出以屏首先出现现的
16、是三角形光斑，之后随着小孔的的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩继续缩小，出小，出现现小孔成像，成的是太阳的像，故小孔成像，成的是太阳的像，故为为小小圆圆形光斑，随着小孔的形光斑，随着小孔的进进一步一步缩缩小，当尺寸小，当尺寸与光波与光波长长相当相当时时，出，出现现了亮暗相了亮暗相间间的衍射条的衍射条纹纹，最后随小孔的最后随小孔的闭闭合而全部消失，所以只有合而全部消失，所以只有D是正确是正确的的干涉条干涉条纹纹和衍射条和衍射条纹纹例例例例2 2如如图图2026所所示示，a、b、c、d四四个个图图是是不不同同的的单单色色光光形形成成的的双双缝缝干干涉涉或或单单缝缝衍衍射射图图样样分分析析各各图样
17、图样的特点可以得出的正确的特点可以得出的正确结论结论是是()图图2026Aa、b是光的干涉是光的干涉图样图样Bc、d是光的干涉是光的干涉图样图样C形形成成a图图样样的的光光的的波波长长比比形形成成b图图样样光光的的波波长长短短D形成形成c图样图样的光的波的光的波长长比形成比形成d图样图样光的波光的波长长短短【答案】【答案】A【点点评评】(1)干干涉涉条条纹纹与与衍衍射射条条纹纹的的主主要要区区别别是是等等间间距和不等距和不等间间距；距；(2)干涉条干涉条纹宽纹宽度和衍射条度和衍射条纹纹的中央亮的中央亮纹宽纹宽度都随度都随入射光波入射光波长长的增大而增大的增大而增大变变式式训练训练2关于衍射下列关于衍射下列说说法中正确的是法中正确的是()A单单缝缝衍衍射射的的图图样样与与双双缝缝干干涉涉的的图图样样都都是是亮亮暗暗相相间间的条的条纹纹B单缝单缝衍射与双衍射与双缝缝干涉的干涉的图样图样完全一完全一样样C单缝单缝衍射条衍射条纹宽纹宽度不等，中央亮度不等，中央亮纹纹最最宽宽D用用白白光光作作单单缝缝衍衍射射实实验验时时，所所得得衍衍射射条条纹纹全全部部是彩色的是彩色的答案：答案：AC同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
