第四章 光
5 光的衍射
基础过关练
题组一 光的衍射现象
1.(经典题)如图所示是单色光通过游标卡尺两测量爪间的狭缝后在光屏上呈现的三种图像。当游标卡尺两测量爪间的狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时,光屏上的图像的顺序是 ( )
A.abc B.cba C.bac D.cab
2.某小组用激光束照射不同直径的圆孔和不透明圆板后,拍摄了许多屏上的图样,图甲和图乙是小组拍摄的图样中的两张,下列说法正确的是 ( )
A.图甲为著名的“泊松亮斑”
B.图甲和图乙都是光线照射到圆孔后的衍射图样,图甲中孔的直径较小
C.图甲和图乙都是光线照射到圆板后的衍射图样,图乙中板的直径较小
D.图甲是光线照射到圆孔后的衍射图样,图乙是光线照射到圆板后的衍射图样
题组二 光的衍射现象在实际中的应用
3.如图甲所示,在抽丝机的细丝出口附近,用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝,在细丝的另一侧用光屏接收激光。通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(如图乙所示),便可知道抽制出的细丝粗细是否合格。对于这种装置,下列说法中正确的是 ( )
A.这是利用光的直线传播规律
B.这是利用光的干涉现象
C.如果屏上条纹变宽,表明细丝细了
D.以上说法都不对
题组三 光的衍射和干涉的比较
4.如图1所示,等腰△ABC为一棱镜的横截面,AB=AC;一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜,在BC边经过一次反射后从AC边射出,出射光分成了不同颜色的甲、乙两束光。图2是这两束光分别通过相同的双缝和单缝装置后形成的图样,下列说法正确的是 ( )
A.甲光的波长比乙光的短
B.甲光在棱镜中的传播速度比乙光的小
C.图2中a是乙光的干涉图样
D.图2中c是甲光的衍射图样
5.如图甲所示,水下有一点光源S,同时发出a、b两种不同颜色的光,在水面上形成了一个被照亮的圆形区域,俯视图如图乙所示,环状区域只有b光,中间小圆为复合光,以下说法中正确的是 ( )
A.在水中a光传播速度大于b光传播速度
B.a光的频率小于b光的频率
C.用同一装置做双缝干涉实验,a光条纹间距更小
D.若某单缝能使b光发生明显衍射现象,则a光也一定能发生明显衍射现象
答案与分层梯度式解析
第四章 光
5 光的衍射
基础过关练
1.A 游标卡尺两测量爪间的狭缝越小,衍射现象越明显,选项A正确。
2.D 单色光照射圆孔形成的衍射图样是中央为大亮斑,周围为明暗相间的圆环,单色光照射不透明圆板形成的衍射图样是正对圆板的位置有大阴影,阴影中心处有个亮斑,即“泊松亮斑”,因此甲图为光线照射到圆孔后的衍射图样,乙图为光线照射到圆板后的衍射图样,且乙图为“泊松亮斑”,选项D正确,A、B、C错误。
3.C 由题意知条纹的形成属于光的衍射现象,选项A、B错误;由光的衍射现象规律可知,如果屏上条纹变宽,表明细丝变细了,选项C正确,D错误。
4.D 由题图1可知,乙光的折射角小,则折射率大,所以乙光的频率大,波长小,选项A错误;由折射率n=得,甲光在棱镜中的传播速度比乙光的大,选项B错误;双缝干涉条纹间距与波长成正比,乙光的波长小,故题图2中a是甲光的干涉图样,选项C错误;波长越长,衍射图样中央亮条纹越宽,故题图2中c是甲光的衍射图样,选项D正确。
方法技巧 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:双缝干涉图样的条纹是等宽的,相邻亮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条纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗。
5.C 如图所示,在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射,入射角等于临界角,(破题关键)由于a光照射的面积较小,则知a光的临界角较小,根据sin C=,知a光的折射率较大,由v=,知a光在水中的传播速度比b光的小,a光的频率高于b光的频率,选项A、B错误;双缝干涉条纹间距公式为Δx=λ,a光波长更短,条纹间距更小,选项C正确;单缝的尺寸小于光波的波长或与波长差不多,则能发生明显的衍射,由于a的波长小于b的波长,所以若某单缝能使b光发生明显衍射现象,则a光不一定能发生明显衍射现象,选项D错误。
7(共8张PPT)
必备知识 清单破
5 光的衍射
知识点 1
光的衍射
1.用单色平行光照射狭缝,当缝调到很窄时,可以发现,光绕过了缝的边缘,传播到了相当宽的
地方,这就是光的衍射现象。
2.光的衍射现象表明,我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。光在没有障碍物
的均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物或狭缝的尺寸很大时,衍射现象不明显,也可以认为
光是沿直线传播的。但是,在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候,衍射现象十分明显,这时就
不能说光沿直线传播了。
单缝衍射的条纹比较宽,而且距离中央亮条纹较远的条纹,亮度也很低,因此单缝衍射不
能达到实用要求。实验表明,如果增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。光
学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。
知识点 2
衍射光栅
知识辨析
1.光的衍射与光沿直线传播矛盾吗
2.阳光下茂密的树林中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的吗
3.白光通过盛水的玻璃杯,在适当的角度,可看到彩色光,这是光的衍射现象吗
一语破的
1.不矛盾。光沿直线传播是障碍物或狭缝的尺寸很大时的一种特例。
2.不是。这属于小孔成像,是由光沿直线传播形成的。
3.不是。这是光的折射现象。
1.光产生明显衍射现象的条件
缝、孔的宽度或障碍物的尺寸足够小。
2.光是一种波
(1)光的衍射现象表明光是一种波。
衍射是波特有的现象,光能够离开直线路径绕到缝、孔或障碍物的阴影里,即光能发生衍射,
表明光是一种波。
(2)可见光的波长在400 nm到760 nm范围内,由发生明显衍射现象的条件可知,可见光的衍射
现象不易观察。
关键能力 定点破
定点
对光的衍射的理解与区分
3.衍射条纹产生的实质
衍射条纹实质上是光波发生干涉的结果,即相干波叠加的结果。当光源发出的光照射到缝、
孔或障碍物时,缝、孔处或障碍物的边缘处可看成许多点光源,这些点光源是相干光源,发出
的光发生干涉,形成明暗相间的条纹。
4.几种衍射现象的图样特征
(1)单缝衍射图样
①中央条纹亮而宽。
②两侧亮条纹具有对称性,亮条纹宽度逐渐变窄,亮度逐渐降低。
③波长一定时,单缝窄的中央亮条纹宽,各条纹间距大;单缝不变时,波长长的中央亮条纹宽,各
条纹间距大。
④白光的单缝衍射条纹,中央为白色亮条纹,两侧为彩色条纹,且靠近白色亮条纹的一侧为紫
色,另一侧呈红色。
(2)圆孔衍射图样
(3)圆盘衍射图样
注意 圆盘衍射图样与圆孔衍射图样比较
a.均有明暗相间的圆环,中心均有亮斑。
b.圆孔衍射图样的中心亮斑较大,而泊松亮斑较小。
