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高中物理第十三章光5光的衍射课堂互动学案选修3-4剖析


5 光的衍射
课堂互动 三点剖析 1.光的衍射现象 光绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区的现象。 发生明显的衍射现象的条件:障碍物或小孔的尺寸与波长相比差不多或比光波的波长 小。由于衍射是波的特点,则光能够发生衍射,因此光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何 阴影区而传播,即发生衍射现象。但由于可见光的波长较短,由发生明显的衍射现象的条件 可知,光的衍射现象不易观察。 衍射光栅它由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器。 2.双缝干涉与单缝衍射的区别 双缝干涉与单缝衍射的区别:(1)形成的条件不同。干涉图样形成的条件是两列波源的 频率相同, 相差恒定且振动方向相同。 单缝衍射图样形成的条件是缝的尺寸与波长相比差不 多或比光波的波长小;(2)条纹的宽度和亮度不同,双缝干涉形成的条纹的亮度相同,条纹 的间距相等。而单缝衍射形成条纹的中央亮条纹不仅亮度大,宽度也大。 各个击破 【例 1】 下列哪些属于光的衍射现象( ) A.雨后美丽的彩虹 B.对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹 C.阳光下肥皂膜上的彩色条纹 D.光通过三棱镜产生的彩色条纹 解析:雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩色条纹都是光的折射现象,阳光下肥皂膜上的彩 色条纹是光的薄膜干涉现象,对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是单缝衍射现象。 故本题选项为 B 项。 答案:B 类题演练 1 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 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 于光波波长都很短,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,即 A 错误。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,越不容易发生明显的衍射现象,故 D 错误。所以选 B。 答案:B 【例 2】 一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现明、暗相间的 干涉条纹, 现将其中一条窄缝挡住, 让这束红光只通过一条窄缝, 则在光屏上可以看到( ) A.与原来相同的明暗相间的条纹,只是明条纹比原来暗些 B.与原来不相同的明暗相间的条纹,而中央明条纹变宽些 C.只有一条与缝宽对应的明条纹 D.无条纹,只存在一片红光 解析: 本题主要考查发生明显衍射现象的条件和光的单缝衍射图样, 能够比较双缝干涉和单

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缝衍射的异同点。本题一开始告诉我们产生了干涉现象,说明两缝都很窄,能够满足使红光 发生明显衍射的条件,即挡住一缝后,在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图样 的异同点:中央都出现明条纹,但衍射图样中央明条纹较宽,两则都出现明暗相间的条纹, 干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹, 而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹且明条 纹的亮度迅速减弱。所以本题正确答案为 B。 答案:B 类题演练 2 在光的衍射现象中为什么会出现明暗相同的条纹。 解析:在光的衍射现象中,例如单缝衍射实验中,来自单缝不同位置的光相互叠加,结果有 时加强,有时削弱,所以在衍射现象中也能出现明暗相间的条纹。

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