2017-2018学年高中物理第5章光的干涉衍射偏振第2节光的衍射教学案鲁科版选修3-4

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1、3.光学仪器上用的透镜相当于一个圆孔，透镜直径第2节光的衍射1.光通过很窄的障碍物、缝或很小的孔时，不再沿直线传播，即发生了衍射现象。2.当小孔或障碍物的尺寸比光的波长小或跟波长差不多时，会产生明显的衍射现象。iQi理解•教材新知由旱础到西难由活学到活用对应学生用书新知个个击破pEI"乙知识点一衍射现象［自读教材•抓基础］1.衍射现象光在传播过程屮，遇到障碍物或小孔时，光不再沿直线传播,而是绕到原来应该是阴影的范围之内；当小孔的直径取某些特定值吋，在圆形亮斑的中心还会出现一个黑斑。这种现象称为光的衍射。2.明显衍射条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还尘

2、的时候，衍射现象十分明显。［跟随名师•解疑难］1.单缝衍射的图样有哪些特点？(1)中央条纹亮而宽。如图5・2・1所示。(2)两侧亮纹具有对称性，亮纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱。(3)波长一定时，单缝较窄的中央条纹较宽，各条纹I'可距较宽；单缝宽度不变时，光波波长较长的中央条纹较宽，各条纹间距较宽。(4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮纹的条纹内侧为紫色。线光源图5-2-11.圆孔衍射的图样有哪些特点？(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5-2-2所示。图5

3、-2-2(2)用不同色光照射圆孔吋，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。(3)同一种单色光，圆孔越小，中央亮斑半径越大，同时亮度越弱。(4)白光的圆孔衍射图样屮，屮央是大且亮的白色光斑，周闱是彩色同心圆环。(5)只有当圆孔足够小时，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一一圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相I'可的圆环(衍射图样)、完全黑暗。2.圆盘衍射的图样又有哪些特点？(1)圆盘衍射图样的中央有个亮斑一一泊松亮斑，外侧为明、暗相间的同心圆，且亮度越来越暗，壳环或暗环间的距

4、离随着半径的增大而减小，如图5-2-3所示。泊松亮斑图5-2-3(2)多数情况下，光照到较大的障碍物或孔上吋是按照直线传播的规律传播的，在它们的后面留下阴影或光斑。如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环。［特别提醒］光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显不明显Z分，无发生不发生之别。［学后自检］（小试身手）下列说法不正确的是（）■A.当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象B.衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是--种近似规律C.用平行的单色光垂直照射不透明的小

5、圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象D.隔着帐幔看远处的灯，见到灯周闱隔射彩色的光芒，这是光的衍射现象解析：选C产生明显衍射现象的条件是光波的波长与障碍物的尺寸相近，而一般物体的尺寸比光波的波长大得多，所以A、B正确；用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴彫屮心处有一亮斑，这是著名的泊松亮斑，是光的衍射现象，C错误；远处灯发出的光经过帐幔的缝隙产生衍射，因此可见灯周围辐射彩色的光芒，D正确。衍射对分辨本领的影响1•一个光学仪器的分辨率木领是指将两个相互靠近的物体的像分离开来的能力。2.光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜

6、就相当于圆孔，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低。（小试身手）［学后自检］障碍物或孔的尺寸不同，光的一些行为有所不同，光的波长不同，发生的一些光行为也不同，下列说法中正确的是（）A.波长越长的光，越容易发生衍射，因此要提高光学仪器的分辨率应尽量使用波长大的光或口径小的透镜B.波长越短的光，衍射越不明显，越容易沿直线传播，因此遥感卫星应尽可能利用波长短的光C.小孔成像的原理是光的直线传播，小孔衍射的原理也是光的直线传播D.小孔成像遵守光路可逆原理，单缝衍射和双缝干涉不遵守光路可逆解析：选D提高光学仪器的分辨本领应减少衍射影响，所以要利用波长短的光或口径大

7、的透镜，故A错；卫星遥感要克服大气层对光的遮挡作用，因此应使用波长长的红外线,故B错；小孔衍射是一种衍射现象，不遵守光的直线传播规律，也不遵守光路可逆原理，故C错，D对。如识点三衍射光栅1•结构有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越高。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。2.衍射光栅的种类反射光栅和透射光栅。［学后自检］（小试身手）孔雀开屏时羽毛上形成闪烁绚丽的色彩，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的口光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于（）A-光的干涉、色散和衍