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7.光的衍射 导学案
1.知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件。
2.了解如何通过实验观察光的衍射现象并可以区分几种不同的衍射图样。
3.能解释日常生活中的衍射现象并初步了解衍射光栅。
1.知道光的衍射现象，了解产生明显衍射现象的条件(重点)。
2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。
【自主预习】
（一）光的衍射
1.光的衍射现象：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：障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小。
3.几种衍射现象
(1)单缝衍射
①单色光的衍射：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。②白光的衍射：条纹中间为白色条纹，两侧为彩色条纹。
(2)圆孔衍射：中间是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越低，宽度越小。
(3)泊松亮斑：若在单色光传播途中，放一个不透光的圆盘，会发现在阴影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
（二）衍射光栅
由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。和单缝衍射相比，衍射光栅的衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类。
【思考与讨论】
如图所示有同学说：“光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，光不再发生衍射现象”，这种说法对吗？
答案　不对。衍射现象是一定会发生，大光斑说明光是沿直线传播的，衍射现象不明显，但大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的。
总结：对衍射图样的理解
三种衍射图样的特点：
1．单缝衍射
(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。
(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。
2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。如图所示。
(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，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)用不同单色光照射圆孔时，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，周围是彩色的同心圆环。
3．圆板衍射(泊松亮斑)
(1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。
(2)中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
六、课堂小结
（一）核心知识点
模块 关键内容
光的衍射 光的衍射现象：光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象；产生明显衍射现象的条件；3种衍射现象.
衍射光栅 衍射光栅：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件；分类和区别
（二）方法技巧
1.实际操作：实际感受光的干涉（如现象、条件）。
2.图像法：画出光路图。
1.下列现象中属于光的衍射现象的是(　　)
A．雨后天空美丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜的彩色条纹
C．光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
答案　D
解析　雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫作光的色散现象，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜产生的彩色条纹属于光的折射现象，故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。
2.下列四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)。其中属于蓝光的衍射图样的是(　　)
答案　B
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，所以A、C选项中的图样为干涉图样。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，红光的波长大于蓝光的波长，所以B项为蓝光的衍射图样。
3.(多选)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的同样宽度的窄缝规律相同，则(　　)
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
答案　BD
解析　当障碍物的尺寸与光的波长相当或小于光的波长时，会发生明显的衍射现象，该装置利用了光的衍射现象；如果屏上条纹变宽，表明细丝变细。故B、D正确。
4.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果有相同的折射角。下列说法正确的是(　　)
A．b光在该介质中的折射率比a光大
B．做单缝衍射实验时，若其他条件相同，用b光产生的中央亮条纹要比用a光产生的中央亮条纹宽
C．用a光更易观测到泊松亮斑
D．做双缝干涉实验时，若其他条件相同，用a光产生的干涉图样中的条纹间距要比用b光产生的条纹间距大
答案　B
解析　由光路图可知，a光偏折程度较大，故其在该介质中的折射率较大，频率较高，波长较短；b光偏折程度较小，在该介质中的折射率较小，波长较长，易发生衍射，故用b光更易观测到泊松亮斑，A、C错误。做单缝衍射实验时，若其他条件相同，波长越长，中央亮条纹越宽，所以用b光产生的中央亮条纹较宽，B正确。做双缝干涉实验时，若其他条件相同，用b光产生的干涉图样中的条纹间距较大，D错误。
5.(多选)如图所示，照相机、天文望远镜都是利用光的折射或反射成像的，其原理都是几何光学，所成的像是由一个个几何“像点”组成的。而光是电磁波中的一种，由于波的衍射，事实上所成的像不是由严格的几何“像点”组成的，而是由一个个“光斑”组成的。若仅考虑衍射作用影响，下列说法正确的是(　　)
A．用同一照相机拍照，红外波段的照片会比可见光照片模糊
B．用同一照相机拍照，紫外波段的照片会比可见光照片模糊
C．为了提高反射式天文望远镜的清晰度，可以接收波长更长的电磁波成像
D．为了提高反射式天文望远镜的清晰度，可以接收波长更短的电磁波成像
答案　AD
解析　由题意知，接收的光波波长越长，衍射现象越明显，组成像的“光斑”越大，清晰度越低。用同一照相机拍照，接收的光波波长越长，衍射越明显，成像越模糊，A正确，B错误；为了提高反射式天文望远镜的清晰度，应减弱衍射现象，则可以接收波长更短的电磁波成像，C错误，D正确。
课后反思
理解"光会拐弯"的物理本质。
单缝衍射的中央亮纹特征印象深刻，如何区分干涉和衍射图样？不同条件下图样的变化规律是什么？
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7.光的衍射 导学案
1.知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件。
2.了解如何通过实验观察光的衍射现象并可以区分几种不同的衍射图样。
3.能解释日常生活中的衍射现象并初步了解衍射光栅。
1.知道光的衍射现象，了解产生明显衍射现象的条件(重点)。
2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。
【自主预习】
（一）光的衍射
1.光的衍射现象：光能够绕过______而到达“阴影”区域的现象。
2.产生明显衍射现象的条件：障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还__。
3.几种衍射现象
(1)单缝衍射
①单色光的衍射：条纹是一些________的条纹，中央条纹____、____，离中央条纹越远，亮条纹的宽度____，亮度____。②白光的衍射：条纹中间为________，两侧为________。
(2)圆孔衍射：中间是大且亮的________，周围分布着明暗相间的________，且越靠外，圆形亮条纹的亮度____，宽度____。
(3)泊松亮斑：若在单色光传播途中，放一个不透光的圆盘，会发现在阴影的中心有一个____，这就是著名的泊松亮斑。
（二）衍射光栅
由许多____的狭缝______地排列起来形成的光学元件。和单缝衍射相比，衍射光栅的衍射条纹的宽度____，亮度____。衍射光栅分为________和________两类。
【思考与讨论】
如图所示有同学说：“光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，光不再发生衍射现象”，这种说法对吗？
总结：对衍射图样的理解
三种衍射图样的特点：
1．单缝衍射
(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。
(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。
2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。如图所示。
(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，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)用不同单色光照射圆孔时，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，周围是彩色的同心圆环。
3．圆板衍射(泊松亮斑)
(1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。
(2)中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
六、课堂小结
（一）核心知识点
模块 关键内容
光的衍射 光的衍射现象：光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象；产生明显衍射现象的条件；3种衍射现象.
衍射光栅 衍射光栅：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件；分类和区别
（二）方法技巧
1.实际操作：实际感受光的干涉（如现象、条件）。
2.图像法：画出光路图。
1.下列现象中属于光的衍射现象的是(　　)
A．雨后天空美丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜的彩色条纹
C．光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
2.下列四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)。其中属于蓝光的衍射图样的是(　　)
3.(多选)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的同样宽度的窄缝规律相同，则(　　)
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
4.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果有相同的折射角。下列说法正确的是(　　)
A．b光在该介质中的折射率比a光大
B．做单缝衍射实验时，若其他条件相同，用b光产生的中央亮条纹要比用a光产生的中央亮条纹宽
C．用a光更易观测到泊松亮斑
D．做双缝干涉实验时，若其他条件相同，用a光产生的干涉图样中的条纹间距要比用b光产生的条纹间距大
5.(多选)如图所示，照相机、天文望远镜都是利用光的折射或反射成像的，其原理都是几何光学，所成的像是由一个个几何“像点”组成的。而光是电磁波中的一种，由于波的衍射，事实上所成的像不是由严格的几何“像点”组成的，而是由一个个“光斑”组成的。若仅考虑衍射作用影响，下列说法正确的是(　　)
A．用同一照相机拍照，红外波段的照片会比可见光照片模糊
B．用同一照相机拍照，紫外波段的照片会比可见光照片模糊
C．为了提高反射式天文望远镜的清晰度，可以接收波长更长的电磁波成像
D．为了提高反射式天文望远镜的清晰度，可以接收波长更短的电磁波成像
课后反思
理解"光会拐弯"的物理本质。
单缝衍射的中央亮纹特征印象深刻，如何区分干涉和衍射图样？不同条件下图样的变化规律是什么？
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