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人教版高中物理选修3-4课件13-5《光的衍射》ppt
,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 。
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(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 越弱 , 宽度 越小 。
(3)泊松亮斑:若在单色光传播途中,放一个较小的圆形障 碍物,会发现在阴影的中心有一个 亮斑 ,这就是著名的泊松 亮斑。
答案:AC
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1.光照射到不透明的物体上一定能发生衍射吗? 提示:是的。只是有的衍射不明显,我们不易观察到。 2.单色光的单缝衍射条纹与白光有何不同? 提示:单色光的衍射条纹是明暗相间的,白光的衍射条纹 是彩色条纹。
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例2 单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到 的图样是( )
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解析:单色光源经狭缝发生衍射,衍射图样中间是亮而宽 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:D
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答案:A
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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。
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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。
答案:D
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[误点提炼] 就不发生衍射
误区1:误认为障碍物或小孔的尺寸比波长大
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。
答案:B
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课堂对点练习
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要点
光的衍射
1. 在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中,下列 说法中正确的是( )
A.缝越窄,衍射现象越明显 B.缝越宽,衍射现象越明显 C.照射光的波长越长,衍射现象越明显 D.照射光的频率越高,衍射现象越明显
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解析:发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波 长小或跟波长差不多,则A、C正确,B、D错误。
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易错警示培优
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关于光的衍射理解的三个误区 [示例] 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
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课前自主学习
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一、光的衍射 1.衍射现象:光能够绕过 障碍物 的现象。 2.产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸
比波长小或跟波长相差不多
而到达“阴影”区域
。
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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
最宽、最亮 ,离中央条纹越远,亮条纹的宽度 越小
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2.三种衍射图样的特点比较 (1)单缝衍射图样 ①中央条纹最亮、越向两边越暗,条纹间距不等。越靠 外,条纹间距越小。 ②缝变窄通过的光变少,而光分布的范围更宽,所以亮纹 的亮度降低。
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③中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽 度有关,入射光波长越大,单缝越窄,中央亮条纹的宽度及条 纹间距就越大。 ④用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩 色条纹,中央亮条纹仍然最宽最亮。
答案:C
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3.
在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图 )
样,下图的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是(
A.a、c C.、d
B.b、c D.b、d
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解析:单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮,双 缝干涉条纹的特点是等间距的条纹,所以a是干涉条纹,b、d是 单缝衍射条纹,c是水波的衍射图样。
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2.如何理解“光沿直线传播”这一规律? 提示:光是一种波,衍射是它基本的传播方式,但在一般 情况下,由于障碍物都比较大(相对光的波长来说),衍射现象 很不明显,故光可近似地看做是沿直线传播。所以,光沿直线 传播只是近似规律。
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3.衍射光栅的构造特点以及光栅衍射条纹的特点是什么? 提示:衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形 成的光学仪器,光栅衍射形成细而亮的衍射条纹。
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(2)圆孔衍射图样
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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。如图所 示。 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。
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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。
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3.单缝衍射与双缝干涉的比较
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4.衍射光栅 (1)衍射光栅的结构:由许多等宽的狭缝等距离排列起来形 成的光学仪器。 (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、透射光栅。
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1.单色光的单缝衍射图样和双缝干涉图样的条纹都是等间 距的吗? 提示:单缝衍射条纹不等间距,而双缝干涉条纹是等间距 的。 2.白光的单缝衍射图样和双缝干涉图样有什么共同特点? 提示:中央条纹均为白光,两侧条纹为彩色。
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课堂合作探究
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要点 光的衍射
1.对光的衍射的理解 (1)衍射现象和衍射条纹 ①衍射现象:光通过很窄的缝或很小的孔时,光没有沿直 线传播,而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象。
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②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。 (2)光产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多。
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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间距 变窄 ,亮度
增加 。分为 透射光栅 和
反射光栅
两类。
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1.为什么日常生活中很难观察到光的衍射现象? 提示:由于光波的波长很小,日常生活中的挡光物体尺寸 远大于光的波长,难以满足光发生明显衍射现象的条件,所以 日常生活中很难观察到光的衍射现象。
第十三章
光
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第 5节
光的衍射
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[学习目标] 生条件。
1.知道光的衍射现象,明确明显衍射现象的产
2.了解几种不同衍射现象的图样。 3.能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。
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[知识定位] 射图样的特点。
重点:1.发生明显衍射现象的条件。2.三种衍
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
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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。
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[疑后小练]
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
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例1
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
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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。
答案:AC
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2. 在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测 脚形成的狭缝,观看远处的线状白炽灯丝(灯丝或灯管都要平行 于狭缝),可以看到( )
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧状条纹 C.彩色的直条纹 D.彩色弧状条纹
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解析:白炽灯(或日光灯管)发出的光是复色光,其中各种 色光的波长不同,产生的单缝衍射图样中条纹宽度和间距都不 相同,因此形成彩色条纹,因是狭缝,所以是彩色直条纹,故 选项C正确,A、B、D错误。
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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。 (3)不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑) ①中央是亮斑。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。