5.2 光的衍射 课件 (1)

课件78张PPT。【例1】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的图样，那么障碍物应是(黑线为暗线)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.很大的不透明的圆板
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板【思路点拨】解答本题时应把握以下两点:【自主解答】选D.图样为清晰的衍射图样，故B错;图样中心为亮斑，说明障碍物为D;若为A，则中央有一个小亮点，亮点外为大暗环;若为C，则图样为大暗斑，只是边缘稍模糊.【互动探究】关于上题中的衍射图样，下列说法中正确的是( )
A.图样应为单色光的衍射图样，换用波长更长的单色光做实验时(其他条件不变)，所得图样的条纹间距变小
B.图样为白光的衍射图样，仅增大小孔的尺寸，条纹间距不变
C.图样为单色光的衍射图样，保持其他条件不变，仅减小小孔的直径，条纹间距将变大
D.图样为单色光的衍射图样，无论增大光的波长还是改变小孔直径，条纹间距都不会改变【解析】选C.图样为明暗相间的条纹,故应为单色光的衍射图样.在小孔衍射中，增大入射光的波长或减小小孔直径都会使条纹间距增大，故C正确，A、B、D均错.【例2】如图所示，甲、乙分别为单
色光通过窄缝后形成的明暗相间的
两种条纹图样（图中黑条表示亮条
纹），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【标准解答】选A、B.双缝干涉与单缝衍射的图样都是亮暗相间条纹，但双缝干涉条纹中各条纹宽度与亮纹亮度基本相同，单缝衍射条纹中各条纹宽度和亮纹亮度均不相同，由此可知A、B正确.C、D错误，故选A、B.【变式训练】（2010·黄冈高二检测）单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都是明暗相间的条纹，比较这两种条纹（ ）
A.干涉、衍射条纹间距都是均匀的
B.干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C.干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀
D.干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀【解析】选D.干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀，D正确.A、B、C错误.1.点光源照射一个障碍物，障碍物所形成的阴影的边缘部分模糊不清，原因是（ ）
A.光的反射 B.光的折射
C.光的干涉 D.光的衍射
【解析】选D.光遇到障碍物会发生衍射，障碍物所成阴影的边缘部分会模糊不清.2.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.3.一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】选B.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，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，两侧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亮度迅速减弱.B项正确.4.让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象（遮住侧面光）.【解析】当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗.
答案：见解析一、选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分）
1.下列属于光的衍射现象的是( )
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】选B.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，故本题应选B项.2.对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是
（ ）
A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B.光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D.光的衍射现象说明了光具有波动性【解析】选A、B、D.光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看做是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故上述选项中正确的是A、B、D.3.关于光的衍射现象，下面说法正确的是（ ）
A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射现象【解析】选A、C.该题考查衍射图样和对衍射现象的理解.单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹.光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现光点，是衍射现象.光的衍射现象只有明
显与不明显之分.D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的.不能认为不存在衍射现象.4.太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于（ ）
A.光的干涉、色散和衍射现象
B.光的干涉、衍射和色散现象
C.光的衍射、色散和干涉现象
D.光的衍射、干涉和色散现象【解析】选A.在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象；瀑布溅起的小雨滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色是光的衍射现象.5.下列说法正确的是( )
A.用光照射障碍物时，其影像的轮廓模糊不清，是由于发生了光的折射
B.提高显微镜的放大倍数也就提高了显微镜的分辨本领，二者其实是一回事
C.显微镜或望远镜的镜头尺寸越小分辨本领越小
D.衍射光栅形成的衍射图样与单缝衍射图样相同【解析】选C.用光照射障碍物时，其影像的轮廓不清是由于发生了光的衍射，故A错.显微镜的放大倍数和分辨率没有直接关系，B错.显微镜的镜头越小，衍射越明显，分辨率越低，故C对.衍射光栅形成的衍射图样与双缝干涉图样类似，与单缝衍射的图样明显不同，故D错.6.观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到
0.8 mm，看到的现象是（ ）
A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B.衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C.衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D.以上现象都不会发生【解析】选A.由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向变化，故选项A正确，B、C、D错.故选A.7.在白炽灯的照射下能从两块捏紧的玻璃板的表面看到彩色条纹，通过两根紧靠在一起的铅笔缝隙观察发光的白炽灯也能看到彩色条纹.这两种现象( )
A.都是光的衍射现象
B.前者是光的色散现象，后者是光的衍射现象
C.前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
D.都是光的波动性的表现【解析】选C、D.前者是薄膜干涉，后者是单缝衍射，故C正确.干涉和衍射是波特有的，都是光的波动性的表现，故D正确.8.（2010·金华高二检测）某同学使用激光器作光源，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
（ ）【解析】选B.单缝衍射时条纹和缝的方向一致，且衍射条缝中央条纹最宽最亮，两侧条纹变窄、变暗，由以上分析可知B正确，A、C、D错误.二、非选择题（本题共2小题，共18分）
9.（9分）用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在圆孔后面的光屏上各看到什么现象？
（1）圆孔的直径为1 cm；
（2）圆孔的直径为1 mm；
（3）圆孔的直径为0.5 μm.【解析】(1)当圆孔的直径为1 cm时,在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑，这是光沿直线传播的结果.
（2）当圆孔的直径为1 mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像，这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果.（3）当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射圆环，这是由于圆孔的尺寸与单色光的波长差不多，光发生衍射的结果.
答案：见解析10.（9分）分析以下现象产生的原因：
(1)通过盛水的玻璃杯，在适当的角度可以看到彩色光.
(2)菜汤上的油花呈现彩色.
(3)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色光芒.
(4)光线照在花布上，可以看见花布上的图样.【解析】(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射，产生色散，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光.
(2)光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色.
(3)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙产生衍射，因此可看到灯周围辐射彩色的光芒.(4)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色.同理可以看到各种花纹反射
的颜色.这样我们就可以看到花布的图样.
答案：见解析1.关于衍射，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【解析】选A、B.本题考查了衍射和干涉的内在联系以及对干涉和衍射的本质是否了解.衍射图样是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象，一般现象中既有干涉又有衍射.一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件.2.下列现象中能说明光发生衍射的是（ ）
A.在阳光下，肥皂泡膜出现彩色花纹
B.通过凸透镜能看到放大的虚像
C.通过窄缝看日光灯，可以看到一系列彩色条纹
D.光的反射【解析】选C.肥皂泡膜上出现彩色花纹是光的干涉；凸透镜成像是光的折射；通过窄缝看到彩色条纹是单缝衍射；光的反射规律同时表明了光沿直线传播规律.C正确，A、B、D错误.3.下列说法正确的是（ ）
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.对衍射现象的研究表明，“光沿直线传播”只是一种近似规律
C.用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，发现圆板后面的阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象
D.用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的影子的边缘模糊不清，这是光的衍射现象【解析】选A、B、D.产生明显衍射现象的条件是光波的波长比圆孔的直径大，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，在圆板后面的阴影中心处有一亮斑，这就是著名的泊松亮斑，是光的衍射现象.C错误，用平行单色光照射刀片，刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，D正确.4.关于光的干涉和衍射现象，下面几种说法中正确的是
（ ）
A.光的干涉和衍射是相同的物理现象，只是干涉图样和衍射图样不同
B.光的干涉只能用双缝，而光的衍射只能用单缝
C.在双缝干涉过程中也有衍射现象存在
D.单缝衍射过程中也存在着干涉现象【解析】选C、D.光的干涉和衍射不是相同的物理现象，前者是两列光波叠加形成干涉图样，后者是一列光波绕过障碍物或孔后形成衍射图样，选项A错误；光的干涉和衍射虽然是不同的物理现象，但是却有密切的联系，双缝干涉中每一条缝衍射出来的光相互干涉，同一单缝的不同点发出的光符合相干条件，又产生干涉现象.5.一单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上，可观察到的图像是（ ）【解析】选A.单缝衍射时，中央亮条纹最宽、最亮，两侧依次变窄、变暗，这是单缝衍射条纹的特征.A正确，B、C、D错误.本部分内容讲解结束