资源简介 光的衍射学习目标:1.知道光的衍射现象及衍射条件。2.了解光的波动性。重点:1.发生明显衍射现象的条件。2.三种衍射图样的特点。难点:1.三种衍射图样的对比。2.单缝衍射与双缝干涉的比较知识点一、光的衍射1.衍射现象:光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。2.产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多时。3.衍射条纹特点:衍射条纹是一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越小,亮度越低。4.光是一种波:光的干涉现象表明光是一种波,由于衍射是波的特点,则光能够衍射,因此,光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播,即发生衍射现象。5.可见光的波长范围:10 6m~10 7m,由发生明显衍射现象的条件可知,光的衍射现象不易观察。【题1】对于光的衍射现象的定性分析,下列说法正确的是A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的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.光的衍射现象是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论 D.光的衍射现象说明了光具有波动性【题2】关于光的衍射现象,下面说法正确的是A.红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹 B.白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射现象【题3】关于光的衍射现象,下面说法正确的有A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时,才会发生光的衍射现象B.当光的波长大于障碍物的尺寸时,完全不产生衍射现象C.发生小孔衍射时,若减小小孔直径,条纹变亮D.发生小孔衍射时,若稍微增大小孔直径,条纹变亮知识点二、几种不同的衍射现象1.单缝衍射的条纹特点(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;单缝不变,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。(3)波长一定时,狭缝越窄,现象越明显,中央亮纹越宽越暗。(4)中央条纹为亮条纹,离中心条纹越远,亮条纹的宽度变窄,亮度变暗。【题4】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【题5】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。【题6】对于单缝衍射现象,以下说法正确的是A.缝的宽度d越小,衍射条纹越亮 B.缝的宽度d越小,衍射现象越明显C.缝的宽度d越小,光的传播路线越接近直线 D.入射光的波长越短,衍射现象越明显(5)单缝衍射和双缝干涉的比较单缝衍射 双缝干涉不 同 点 产生 条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 频率、振动方向相同,相位 差恒定的两列光波相遇叠加宽度 条纹宽度不等,中央最宽 条纹宽度相等间距 各相邻条纹间距不等,越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距亮度 中间条纹最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相等同 点 成因 干涉、衍射都有明暗相间条纹,条纹都是光波叠加时加强或者削弱结果意义 干涉、衍射都是波特有的现象,表明光是一种波(6)区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法①根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。②根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。【特别提醒】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。【题7】图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则A.甲为红光的衍射图样 B.乙为紫光的干涉图样C.丙为红光的衍射图样 D.丁为紫光的干涉图样2.圆孔衍射(1)现象:①用点光源照射直径较大的圆孔时,在屏上会出现一个明亮的圆形光斑,这是光沿直线传播的结果。②用点光源照射直径足够小的圆孔时,在屏上会出现一些明暗相间的圆环,这是光发生衍射的结果。(2)圆孔衍射图样的特点:明暗相间的环状条纹,中央为圆形亮斑。①单色光的圆孔衍射图样中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的不等距的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。②圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱。③用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。④白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。⑤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的现象——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。【特别提醒】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。【题8】如图所示,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。3.圆盘衍射(1)现象:①各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射,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。②用点光源照射直径较大的圆孔时,在屏上会出现一个明亮的圆形光斑,这是光沿直线传播的结果。③用点光源照射直径足够小的圆孔时,在屏上会出现一些明暗相间的圆环,这是光发生衍射的结果。(2)衍射图样的特点:①明暗相间的环状条纹,圆形阴影中心(中央)有一圆形亮斑,与小孔衍射图样有明显区别。②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;③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,不透明的小圆板衍射图样。①各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射,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。②中央是亮斑。周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。【特别提醒】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。【题9】如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样【题10】抽制细丝时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上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则下列描述正确的是①这是利用光的干涉现象 ②这是利用光的衍射现象 ③如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了 ④如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了A.①③ B.②④ C.①④ D.②③【题11】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 μm。【题12】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.红光容易产生衍射知识点三、衍射光栅1.结构:有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度越亮。2.衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。3.衍射光栅的种类:反射光栅和透射光栅。关于光的衍射理解的三个误区误区1:误认为障碍物或小孔的尺寸比波长大就不发生衍射产生误区的原因是不理解发生明显衍射的条件。衍射是波的特有现象,只是有时衍射现象不明显。误区2:误认为单缝变窄衍射现象明显后,衍射条纹亮度增加产生误区的原因是没有从能量角度正确把握衍射现象,单缝变窄后通过缝的能量减小,条纹变暗。误区3:误认为衍射条纹是等间距的其原因是没有掌握双缝干涉图样与单缝衍射图样的区别。双缝干涉条纹是等间距的;单缝衍射条纹不等间距,中央条纹最宽,越往两侧条纹间距越小。光的衍射学习目标:1.知道光的衍射现象及衍射条件。2.了解光的波动性。重点:1.发生明显衍射现象的条件。2.三种衍射图样的特点。难点:1.三种衍射图样的对比。2.单缝衍射与双缝干涉的比较知识点一、光的衍射1.衍射现象:光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。2.产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多时。3.衍射条纹特点:衍射条纹是一些明暗相间的条纹,中央条纹最宽、最亮,离中央条纹越远,亮条纹的宽度越小,亮度越低。4.光是一种波:光的干涉现象表明光是一种波,由于衍射是波的特点,则光能够衍射,因此,光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播,即发生衍射现象。5.可见光的波长范围:10 6m~10 7m,由发生明显衍射现象的条件可知,光的衍射现象不易观察。【题1】对于光的衍射现象的定性分析,下列说法正确的是A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的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.光的衍射现象是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论 D.光的衍射现象说明了光具有波动性【答案】ABD【解析】光的衍射现象说明了光具有波动性,而小孔成像说明了光沿直线传播,要出现小孔成像,孔不能太小,光的直线传播规律只是近似的(只有在光的波长比障碍物小的情况下,光才可以看成是沿直线传播的),所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,它们是在不同条件下出现的两种现象,故选项C错误。选项A、B、D正确。【题2】关于光的衍射现象,下面说法正确的是A.红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹 B.白光的单缝衍射图样是黑白相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射现象【答案】AC【解析】单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹,白光的衍射图样是彩色条纹。光照到不透明圆盘上,在其阴影处出现光点,是衍射现象,光的衍射现象只有明显与不明显之分,D项中大光斑的边缘模糊,正是衍射造成的,不能认为不存在衍射现象。A、C正确,B、D错误。【题3】关于光的衍射现象,下面说法正确的有A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时,才会发生光的衍射现象B.当光的波长大于障碍物的尺寸时,完全不产生衍射现象C.发生小孔衍射时,若减小小孔直径,条纹变亮D.发生小孔衍射时,若稍微增大小孔直径,条纹变亮【答案】D【解析】任何障碍物都可以使光发生衍射,A、B错。当发生小孔衍射时,孔径越小,衍射现象越明显(屏上衍射图样分布的范围越大),但由于孔小时,通过孔的光的能量少,故而图样将变暗,因此C也是错误的。选D。知识点二、几种不同的衍射现象1.单缝衍射的条纹特点(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;单缝不变,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。(3)波长一定时,狭缝越窄,现象越明显,中央亮纹越宽越暗。(4)中央条纹为亮条纹,离中心条纹越远,亮条纹的宽度变窄,亮度变暗。【题4】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【答案】ACD【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。【题5】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。【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【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,亮度就越弱。【题6】对于单缝衍射现象,以下说法正确的是A.缝的宽度d越小,衍射条纹越亮 B.缝的宽度d越小,衍射现象越明显C.缝的宽度d越小,光的传播路线越接近直线 D.入射光的波长越短,衍射现象越明显【答案】B【解析】产生明显的衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸跟波长差不多,或者比波长小。由于光波波长很短,所以在单缝衍射现象中,缝的宽度d越小,衍射现象越明显。所以B答案是正确的。缝的宽度d越小,透过缝的光的能量越小,亮度也越小,故A错。缝的宽度d越小,越容易发生衍射,即容易偏离直线路径绕到障碍物阴影中去,故C错,在缝的宽度d不变的情况下,入射光波长越短,越不容易发生衍射现象,故D错。所以正确答案应选B。(5)单缝衍射和双缝干涉的比较单缝衍射 双缝干涉不 同 点 产生 条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 频率、振动方向相同,相位 差恒定的两列光波相遇叠加宽度 条纹宽度不等,中央最宽 条纹宽度相等间距 各相邻条纹间距不等,越靠外条纹间距越小 各相邻条纹等间距亮度 中间条纹最亮,两边变暗 清晰条纹,亮度基本相等同 点 成因 干涉、衍射都有明暗相间条纹,条纹都是光波叠加时加强或者削弱结果意义 干涉、衍射都是波特有的现象,表明光是一种波(6)区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法①根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄。②根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮纹最亮,两侧的亮纹逐渐变暗。【特别提醒】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。【题7】图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则A.甲为红光的衍射图样 B.乙为紫光的干涉图样C.丙为红光的衍射图样 D.丁为紫光的干涉图样【答案】BCD【解析】当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的,而通过单缝时的图样是中间宽、两边窄的衍射图样,因此甲、乙为干涉图样,而丙、丁为衍射图样。由于红光的波长较长,干涉图样中相邻条纹间距较大,而紫光的波长较短,干涉图样中相邻条纹间距较小,因此选项BCD正确。2.圆孔衍射(1)现象:①用点光源照射直径较大的圆孔时,在屏上会出现一个明亮的圆形光斑,这是光沿直线传播的结果。②用点光源照射直径足够小的圆孔时,在屏上会出现一些明暗相间的圆环,这是光发生衍射的结果。(2)圆孔衍射图样的特点:明暗相间的环状条纹,中央为圆形亮斑。①单色光的圆孔衍射图样中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的不等距的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度越小。②圆孔越小,中央亮斑的直径越大,同时亮度越弱。③用不同色光照射圆孔时,得到的衍射图样的大小和位置不同,波长越大,中央圆形亮斑的直径越大。④白光的圆孔衍射图样中,中央是大且亮的白色光斑,周围是彩色同心圆环。⑤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的现象——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。【特别提醒】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。【题8】如图所示,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。【答案】衍射 小于【解析】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,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。3.圆盘衍射(1)现象:①各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射,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。②用点光源照射直径较大的圆孔时,在屏上会出现一个明亮的圆形光斑,这是光沿直线传播的结果。③用点光源照射直径足够小的圆孔时,在屏上会出现一些明暗相间的圆环,这是光发生衍射的结果。(2)衍射图样的特点:①明暗相间的环状条纹,圆形阴影中心(中央)有一圆形亮斑,与小孔衍射图样有明显区别。②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;③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,不透明的小圆板衍射图样。①各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射,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。②中央是亮斑。周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。【特别提醒】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。【题9】如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样【答案】B【题10】抽制细丝时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上的一条同样宽度的窄缝规律相同,则下列描述正确的是①这是利用光的干涉现象 ②这是利用光的衍射现象 ③如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗了 ④如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细了A.①③ B.②④ C.①④ D.②③【答案】B【解析】上述现象符合光的衍射产生的条件,故②正确;由衍射产生的条件可知:丝越细衍射现象越明显,故④也正确。【题11】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 μm。【答案】【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;当孔的直径很小,可以与光波的波长相差不多时,光的衍射现象明显。(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 μm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。【题12】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【答案】CD【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。知识点三、衍射光栅1.结构:有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度越亮。2.衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。3.衍射光栅的种类:反射光栅和透射光栅。关于光的衍射理解的三个误区误区1:误认为障碍物或小孔的尺寸比波长大就不发生衍射产生误区的原因是不理解发生明显衍射的条件。衍射是波的特有现象,只是有时衍射现象不明显。误区2:误认为单缝变窄衍射现象明显后,衍射条纹亮度增加产生误区的原因是没有从能量角度正确把握衍射现象,单缝变窄后通过缝的能量减小,条纹变暗。误区3:误认为衍射条纹是等间距的其原因是没有掌握双缝干涉图样与单缝衍射图样的区别。双缝干涉条纹是等间距的;单缝衍射条纹不等间距,中央条纹最宽,越往两侧条纹间距越小。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 光的衍射(原卷版).docx 光的衍射(解析版).docx