选择性必修 第一册5 光的衍射教案配套课件ppt

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目 标 素 养1.知道光的衍射现象及衍射条件,形成正确的物理观念。2.能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析,培养分析解决实际问题的能力。3.初步了解衍射光栅,形成正确的物理观念,培养科学思维能力。
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。障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候。3.单缝衍射的条纹特点。(1)中央条纹为亮条纹,离中心条纹越远,亮条纹的宽度越窄,亮度越暗。(2)狭缝越窄,中央亮条纹越暗。
微判断1.光的衍射说明光不能沿直线传播。(　　)2.阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。(　　)3.隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的干涉现象。(　　)4.白光通过盛水的玻璃杯,在适当的角度,可看到彩色光,是光的衍射现象。(　　)5.衍射现象中也有干涉的成分。(　　)
微训练(多选)对于光的衍射现象,下列说法正确的是(　　)A.只有障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候,才能产生明显的衍射现象B.衍射现象是光特有的现象,只有光才会发生衍射C.光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论D.光的衍射现象说明了光具有波动性答案:AD
解析:光的干涉现象和衍射现象说明了光具有波动性,选项D正确。在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候,衍射现象比较明显,选项A正确。只有在光的波长比障碍物的尺寸小得多的情况下,光才可以看成是沿直线传播的,所以光的衍射现象和光沿直线传播是不矛盾的,它们是光在不同条件下产生的两种现象,选项C错误。衍射现象是波特有的现象,选项B错误。
二、衍射光栅1.结构:由许多等宽的狭缝等距离地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。
一 三种衍射图样的特点比较
重难归纳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,中央条纹最宽,两边条纹宽度变窄。(2)缝变窄时通过的光变少,而光分布的范围变宽,所以亮条纹的亮度降低。(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,入射光波长越长,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。
2.圆孔衍射的图样。(1)单色光的圆孔衍射图样:中央亮圆的亮度大,外面是明暗相间的不等距的圆环;越向外,圆(亮)环亮度越低。(2)白光的圆孔衍射图样:中央亮圆为白色,周围是彩色圆环。
3.圆板衍射。(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓模糊不清,若在单色光(如激光)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。(2)形成泊松亮斑时,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。(3)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。
使太阳光垂直照射到一块遮光板上,板上有可以自由收缩的正方形孔,孔的后面放置一个光屏,在正方形孔逐渐变小直到闭合的过程中,猜一猜光屏上依次可以看到哪些现象?提示:正方形孔较大时看到正方形光斑,孔逐渐减小看到屏上的正方形光斑由大到小,孔再减小看到圆形光斑,孔小到一定程度看到明暗相间的彩色条纹,孔闭合后屏上什么也看不到。
典例剖析(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是(　　)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。
易错警示圆孔衍射中圆孔大小不同时,对应的物理现象不同。 如图甲所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传播);减小圆孔,光屏上出现光源的像(小孔成像);当圆孔很小时,光屏上出现图丙所示的亮、暗相间圆环(衍射图样)。
学以致用在一次观察光的衍射的实验中,观察到如图所示的清晰的明暗相间图样(阴影条纹为暗纹),那么障碍物应是(　　)A.很小的不透明的圆板B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C.很大的不透明圆板D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板答案:D
解析:由题图可知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,且越向外,圆形亮条纹宽度越小,可判断此图样为圆孔衍射图样,故选项D正确。
二 单缝衍射与双缝干涉的比较
重难归纳1.单缝衍射与双缝干涉的对比。
2.三点提醒。(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。
在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样,下列四幅图片中,哪些属于光的单缝衍射图样?哪些属于光的干涉图样?
提示: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。
典例剖析(多选)图甲、乙是单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样,下列判断正确的是(　　)A.甲为单缝衍射的图样B.乙为双缝干涉的图样C.甲为双缝干涉的图样D.乙为单缝衍射的图样答案:AB
解析:甲图中的条纹宽度不等,中央宽,两侧窄,应为单缝衍射图样;乙图中的条纹等宽等距,应为双缝干涉图样。故选项A、B正确,C、D错误。
规律总结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。
学以致用2.如图所示的4幅明暗相间的条纹图样,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。则下面的四幅图从左到右排列,亮条纹的颜色依次是(　　)A.红黄　蓝　紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫答案:B
解析:双缝干涉条纹是等间距的条纹,单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹,因此1、3是干涉条纹,2、4是衍射条纹。干涉条纹中,光的波长越长,条纹越宽,因此1是红光,3是蓝光。同一单缝的衍射条纹,波长越长,条纹越宽,因此2是紫光,4是黄光。
1.(多选)关于波的衍射,下列说法正确的是(　　)A.衍射是一切波的特性B.波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越明显C.发生波的衍射时必须有两个波源D.波的衍射也是由于波的叠加产生的答案:ABD
解析:干涉和衍射现象是波所特有的现象,选项A正确。波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越明显,选项B正确。发生波的干涉时必须有两个波源,选项C错误。由于狭缝或小孔有一定的宽度或大小,波通过后出现明暗相间的条纹,通过狭缝或小孔的光可看作是由很多光源发出的,衍射条纹就是波叠加的结果,因此波的衍射也是由于波的叠加产生的,选项D正确。
2.(多选)沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的气象现象。发生沙尘暴时能见度只有几十米,天空变黄发暗。这是由于这种情况下(　　)A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面答案:BD
解析:波长较短的光容易被障碍物挡住,不能到达地面,波长较长的光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面,故选项A错误,B正确;波长越长的光其频率越低,故选项C错误,D正确。
3.某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为 0.05 mm的窄缝,进行光的衍射实验,如图所示,则他在光屏上看到的条纹是(　　)
答案:B解析:因为衍射条纹与单缝平行,条纹中间宽、两边窄,故选项B正确,A、C、D错误。