资源简介

4.5 光的衍射
【学习目标】
1. 能通过实验观察认识光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件
2．对光的波动性有进一步的认识，知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律
3. 了解泊松亮斑的意义，了解科学家不断推进科学发展的途径
4.　初步接触现代科技，了解衍射光栅、反射光栅和透射光栅、Ｘ光衍射
【开启新探索】
我们知道波可以干涉、衍射，在前面我们学过了光波可以发生干涉，说明光是一种波。这就说明光应该也能发生衍射，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射？而且常常说“光沿直线传播”呢？
【质疑提升1】光的衍射
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光屏上有怎样的现象？当缝调到很窄时，光屏上又有怎样的现象？
如图所示，为红光单缝衍射产生的图样。观察图样，你有怎样的结论？
3．你能区分衍射图样与干涉图样吗？
4. 如果是单色光通过小圆孔，得到怎样的衍射图样？
5. 如果是白光通过单缝，得到怎样的衍射图样？
6. 为什么衍射现象也是明暗相间的条纹或是彩色条纹？
7．阅读课本，P100：泊松亮斑趣事，说明：什么是泊松亮斑？泊松亮斑有怎样的物理意义？
【质疑提升2】衍射光栅
在实际应用中，单缝衍射形成的条纹为什么不能达到实用的要求？
什么是衍射光栅？
衍射光栅有怎样的优点？
衍射光栅的分类？
阅读课本，P100：X射线衍射与双螺旋。说明：为什么X射线照射晶体时会发生明显的衍射？
【学以致用】
1. 在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（ ）
A．将入射光换成频率较大的光，衍射条纹间距变宽　 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，衍射条纹间距变窄
2. 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．声波必须通过介质传播，而光波可以在真空中传播
C．声波是机械波，光波是电磁波 D．一般障碍物尺寸跟声波波长相近而比光波波长大得太多
3. 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.
4. 太阳光照射一块遮光板，遮光板上有一个大的三角形孔，太阳光透过这个孔，在光屏练习与应用上形成一个三角形光斑。请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？请你说明其中的道理。
三角形--直线传播 圆--小孔成像 彩色条纹--衍射
【核心素养提升】
如图所示是通过用游标卡尺的测量爪宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（　　）
a b c d
A．bacd B．badc C．abcd D．abdc
2．某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是（　　）
A．单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小
B．单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小
C．双缝干涉实验，甲图中双缝到屏的距离大
D．双缝干涉实验，乙图中双缝到屏的距离大
3． 如图，某同学用激光器作为光源，在不透光的挡板上开一条窄缝，进行光的衍射实验。在光屏上观察到的图样可能是图中的（　　）
A．B．C．D．
4． 如图所示a、b、c、d四个图是不同的单色光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．a、b是光的衍涉图样
B．c、d是光的干涉图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D．形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长
5． 用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2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．此实验说明了光沿直线传播
B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
6． 在观察光衍射的实验中，分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样，图中黑线为暗纹。那么障碍物应是（　　）
A．乙图对应的是很小的不透明圆板
B．甲图对应的是很大的不透明圆板
C．乙图对应的是中间有大圆孔的不透明挡板
D．甲图对应的是中间有小三角形孔的不透明挡板
7．对于光的衍射现象的定性分析，下列说法错误的是（　　）
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．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
8． 中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光的波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法中不正确的是（　　）
A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄
B．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
C．衍射条纹中央条纹最宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
9． 抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示。激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则（　　）
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
10．如图(a)所示为单缝衍射示意图，图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下 列说法不正确的是（　　）
A．在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
11．关于衍射光栅，下列说法不正确的是（　　）
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．透射光栅中有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
12. 可见光的波长是微米数量级的，人眼的瞳孔的直径是毫米数量级的。假想有一种眼睛的瞳孔是微米数量级的，视网膜非常灵敏能感觉非常微弱的光线，这时所看到的外部世界将是一幅什么景象？
模糊的世界4.5 光的衍射
【学习目标】
1. 能通过实验观察认识光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件
2．对光的波动性有进一步的认识，知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律
3. 了解泊松亮斑的意义，了解科学家不断推进科学发展的途径
4.　初步接触现代科技，了解衍射光栅、反射光栅和透射光栅、Ｘ光衍射
【开启新探索】
我们知道波可以干涉、衍射，在前面我们学过了光波可以发生干涉，说明光是一种波。这就说明光应该也能发生衍射，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射？而且常常说“光沿直线传播”呢？
【质疑提升1】光的衍射
在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光屏上有怎样的现象？当缝调到很窄时，光屏上又有怎样的现象？
如图所示，为红光单缝衍射产生的图样。观察图样，你有怎样的结论？
3．你能区分衍射图样与干涉图样吗？
4. 如果是单色光通过小圆孔，得到怎样的衍射图样？
5. 如果是白光通过单缝，得到怎样的衍射图样？
6. 为什么衍射现象也是明暗相间的条纹或是彩色条纹？
7．阅读课本，P100：泊松亮斑趣事，说明：什么是泊松亮斑？泊松亮斑有怎样的物理意义？
【质疑提升2】衍射光栅
在实际应用中，单缝衍射形成的条纹为什么不能达到实用的要求？
什么是衍射光栅？
衍射光栅有怎样的优点？
衍射光栅的分类？
阅读课本，P100：X射线衍射与双螺旋。说明：为什么X射线照射晶体时会发生明显的衍射？
【学以致用】
1. 在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（ ）
A．将入射光换成频率较大的光，衍射条纹间距变宽　 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，衍射条纹间距变窄
2. 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．声波必须通过介质传播，而光波可以在真空中传播
C．声波是机械波，光波是电磁波 D．一般障碍物尺寸跟声波波长相近而比光波波长大得太多
3. 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.
4. 太阳光照射一块遮光板，遮光板上有一个大的三角形孔，太阳光透过这个孔，在光屏练习与应用上形成一个三角形光斑。请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？请你说明其中的道理。
三角形--直线传播 圆--小孔成像 彩色条纹--衍射
【核心素养提升】
如图所示是通过用游标卡尺的测量爪宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是（　　）
a b c d
A．bacd B．badc C．abcd D．abdc
2．某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是（　　）
A．单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小
B．单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小
C．双缝干涉实验，甲图中双缝到屏的距离大
D．双缝干涉实验，乙图中双缝到屏的距离大
3． 如图，某同学用激光器作为光源，在不透光的挡板上开一条窄缝，进行光的衍射实验。在光屏上观察到的图样可能是图中的（　　）
A．B．C．D．
4． 如图所示a、b、c、d四个图是不同的单色光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．a、b是光的衍涉图样
B．c、d是光的干涉图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D．形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长
5． 用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2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．此实验说明了光沿直线传播
B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
6． 在观察光衍射的实验中，分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样，图中黑线为暗纹。那么障碍物应是（　　）
A．乙图对应的是很小的不透明圆板
B．甲图对应的是很大的不透明圆板
C．乙图对应的是中间有大圆孔的不透明挡板
D．甲图对应的是中间有小三角形孔的不透明挡板
7．对于光的衍射现象的定性分析，下列说法错误的是（　　）
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．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
8． 中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光的波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法中不正确的是（　　）
A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄
B．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
C．衍射条纹中央条纹最宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
9． 抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示。激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则（　　）
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
10．如图(a)所示为单缝衍射示意图，图(b)为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下 列说法不正确的是（　　）
A．在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射
11．关于衍射光栅，下列说法不正确的是（　　）
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．透射光栅中有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
12. 可见光的波长是微米数量级的，人眼的瞳孔的直径是毫米数量级的。假想有一种眼睛的瞳孔是微米数量级的，视网膜非常灵敏能感觉非常微弱的光线，这时所看到的外部世界将是一幅什么景象？
模糊的世界

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