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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射学案及答案
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射学案及答案，共3页。学案主要包含了学习目标，复习引入等内容，欢迎下载使用。
1.了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。
2.知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。
3.通过光的衍射学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同的角度思考物理问题。
【复习引入】
1.波发生明显衍射现象的条件：
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟_______相差不多，或者比_________时，才能观察到明显的衍射现象。
2.衍射与干涉一样，都是_____的特有现象。
3、我们知道有同学在教室里讲话，教室外的同学也能听到，这是声波的衍射现象。光也是一种波，但在生活中我们基本观察不到光的衍射现象，这是为什么呢？
任务一、光的衍射
1.定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了__________的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现亮条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现______________的现象。
2.衍射图像：衍射时产生的__________或光环。
3.衍射条纹产生的实质：是光波发生 的结果。当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是 ，发出的光相互干涉，形成明暗相间的条纹。所以说衍射中有 ，干涉中也有 。
任务二、三种衍射的比较
1、单缝衍射条纹：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现 的条纹，中央为 ，中央条纹 ，其余条纹 ，且缝隙 、波长 中央条纹 ，条纹间距 (如课本P104页图4.5-2所示)；白光通过狭缝时，在屏上出现 条纹，中央为 条纹(如课本P105页4.5-3图所示)。
2、圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现 相间的圆环．
说明：如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光沿 传播，光屏上出现圆形亮光区域(如图甲)，无明显 现象发生；当圆孔很小时，光屏上出现 相间的同心圆环，中央是 的圆形亮斑 (如图乙)。
5．泊松亮斑： (不透明的小圆板)的衍射现象。
说明：用单色光照射一个较小的圆形障碍物，会发现明暗相间的环形条纹，在圆形阴影中心有一个 ，这就是著名的 。（如课本P106页图4.5-6所示）
总结： 区分衍射条纹与干涉条纹的方法
任务三、衍射光栅
1．衍射光栅的结构
由许多 的狭缝 地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 ，亮度 。
3．衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅．
例题：1、（多选）对光的衍射现象的定性分析，下列描述中正确的是（ ）
A．只有障碍物尺寸小时，光才会发生衍射现象 B．衍射现象是光波互相叠加的结果
C．光的衍射否定了光的直线传播的结论 D．光的衍射为光的波动说提供了有力的证据
2、在单缝衍射实验中，下列说法不正确的是（ ）
A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄B．若单缝宽度变小，则衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．当光的波长大于缝的宽度时，能产生明显的衍射现象
3、让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现（ ）
A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失
B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
4.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样那么障碍物应是（黑线为暗纹）（ ）
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圆板
巩固练习
1．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是( )
A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理
B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的
C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点
D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
2．(多选)关于光的衍射，下列说法正确的是( )
A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切光波都很容易发生明显的衍射现象
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
3．如图甲、乙所示的两幅图是由同一单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图甲是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径．
4、如图所示是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯光源时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过狭缝后形成的图样．从照片甲到丁的图样分析可知，游标卡尺两测脚间的宽度由________变________(均填“大”或“小”)，照片丁中央条纹的颜色应是________色．
项目
单缝衍射
双缝干涉
不同点
产生条件
只要障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多，任何光都能发生明显的衍射现象
频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加
条纹宽度
条纹宽度不等，中央条纹最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小
各相邻条纹等间距
亮度
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
成因
干涉、衍射都有明暗相间的条纹，这些条纹是光波叠加时加强或者削弱的结果
意义
干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波
1.了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。
2.知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。
3.通过光的衍射学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同的角度思考物理问题。
【复习引入】
1.波发生明显衍射现象的条件：
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟_______相差不多，或者比_________时，才能观察到明显的衍射现象。
2.衍射与干涉一样，都是_____的特有现象。
3、我们知道有同学在教室里讲话，教室外的同学也能听到，这是声波的衍射现象。光也是一种波，但在生活中我们基本观察不到光的衍射现象，这是为什么呢？
任务一、光的衍射
1.定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了__________的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现亮条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现______________的现象。
2.衍射图像：衍射时产生的__________或光环。
3.衍射条纹产生的实质：是光波发生 的结果。当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是 ，发出的光相互干涉，形成明暗相间的条纹。所以说衍射中有 ，干涉中也有 。
任务二、三种衍射的比较
1、单缝衍射条纹：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现 的条纹，中央为 ，中央条纹 ，其余条纹 ，且缝隙 、波长 中央条纹 ，条纹间距 (如课本P104页图4.5-2所示)；白光通过狭缝时，在屏上出现 条纹，中央为 条纹(如课本P105页4.5-3图所示)。
2、圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现 相间的圆环．
说明：如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光沿 传播，光屏上出现圆形亮光区域(如图甲)，无明显 现象发生；当圆孔很小时，光屏上出现 相间的同心圆环，中央是 的圆形亮斑 (如图乙)。
5．泊松亮斑： (不透明的小圆板)的衍射现象。
说明：用单色光照射一个较小的圆形障碍物，会发现明暗相间的环形条纹，在圆形阴影中心有一个 ，这就是著名的 。（如课本P106页图4.5-6所示）
总结： 区分衍射条纹与干涉条纹的方法
任务三、衍射光栅
1．衍射光栅的结构
由许多 的狭缝 地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 ，亮度 。
3．衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅．
例题：1、（多选）对光的衍射现象的定性分析，下列描述中正确的是（ ）
A．只有障碍物尺寸小时，光才会发生衍射现象 B．衍射现象是光波互相叠加的结果
C．光的衍射否定了光的直线传播的结论 D．光的衍射为光的波动说提供了有力的证据
2、在单缝衍射实验中，下列说法不正确的是（ ）
A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄B．若单缝宽度变小，则衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．当光的波长大于缝的宽度时，能产生明显的衍射现象
3、让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现（ ）
A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失
B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失
D．由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
4.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样那么障碍物应是（黑线为暗纹）（ ）
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圆板
巩固练习
1．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是( )
A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理
B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的
C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点
D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
2．(多选)关于光的衍射，下列说法正确的是( )
A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切光波都很容易发生明显的衍射现象
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
3．如图甲、乙所示的两幅图是由同一单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图甲是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径．
4、如图所示是通过游标卡尺两测脚间的狭缝观察白炽灯光源时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过狭缝后形成的图样．从照片甲到丁的图样分析可知，游标卡尺两测脚间的宽度由________变________(均填“大”或“小”)，照片丁中央条纹的颜色应是________色．
项目
单缝衍射
双缝干涉
不同点
产生条件
只要障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多，任何光都能发生明显的衍射现象
频率、振动方向相同，相位差恒定的两列光波相遇叠加
条纹宽度
条纹宽度不等，中央条纹最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等，越靠外条纹间距越小
各相邻条纹等间距
亮度
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
成因
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