一、光的衍射
1．用單色平行光照射狹縫，當縫很窄時，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了相當寬的地方。這就是光的衍射現(xiàn)象。
2．各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射，致使影的輪廓模糊不清，出現(xiàn)明暗相間的條紋。
3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：在障礙物或狹縫的尺寸足夠小的時候，衍射現(xiàn)象十分明顯。
有同學說：“光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿著直線傳播，光不再發(fā)生衍射現(xiàn)象”，這種說法對嗎？
答案 不對。衍射現(xiàn)象是一定會發(fā)生，大光斑說明光是沿直線傳播的，衍射現(xiàn)象不明顯，但大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的。
三種衍射圖樣的特點：
1．單縫衍射
(1)單色光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央條紋最寬最亮，兩側(cè)的亮條紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白色條紋。
(2)波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大；單縫不變時，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大。
2.圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)。如圖所示。
(1)中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。
(2)圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。
(3)用不同單色光照射圓孔時，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長越大，中央圓形亮斑的直徑越大。
(4)白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色的同心圓環(huán)。
3．圓板衍射(泊松亮斑)
(1)若在單色光傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖所示。
(2)中央是亮斑(與圓孔衍射圖樣中心亮斑比較，泊松亮斑較小)，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。
(1)衍射條紋和干涉條紋都是明暗相間的，所以二者是一樣的。( × )
(2)只有波長長的光才發(fā)生衍射現(xiàn)象。( × )
(3)白光的單縫衍射圖樣是黑白相間的直條紋。( × )
例1 讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個可自由收縮的圓孔，當此圓孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時，在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象是(遮住側(cè)面光)( )
A．圓形光斑 倒立的燭焰 明暗相間的圓環(huán)
B．明暗相間的圓環(huán) 圓形光斑 倒立的燭焰
C．倒立的燭焰 圓形光斑 明暗相間的圓環(huán)
D．圓形光斑 明暗相間的圓環(huán) 倒立的燭焰
答案 A
解析 當圓孔較大時，屏上出現(xiàn)一個圓形光斑，隨著圓孔緩慢地收縮，光斑逐漸變??；當圓孔小到一定程度時，屏上會出現(xiàn)倒立的燭焰，即小孔成像；繼續(xù)使圓孔緩慢收縮，當圓孔的大小與光波波長相差不多時，在屏上可以觀察到明暗相間的圓環(huán)，即圓孔衍射的圖樣；當孔閉合時，屏上就會一片黑暗，故A正確。
例2 如圖所示，甲、乙、丙、丁四幅圖是不同的單色光通過同一雙縫或單縫形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣，分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是( )
A．甲、乙是光的衍射圖樣
B．丙、丁是光的衍射圖樣
C．形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長短
D．形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長短
答案 B
解析 干涉條紋是等間距的條紋，因此題圖甲、乙是干涉圖樣，題圖丙、丁是衍射圖樣，故B正確，A錯誤；
由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，條紋寬的入射光的波長長，所以形成甲圖樣的光的波長比形成乙圖樣的光的波長長，故C錯誤；
形成丙圖樣的光的波長比形成丁圖樣的光的波長長，故D錯誤。
針對訓練 一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，現(xiàn)將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到( )
A．與原來相同的明暗相間條紋，只是亮條紋比原來暗些
B．與原來不相同的明暗相間條紋，而中央亮條紋變寬些
C．只有一條與縫寬對應的亮條紋
D．無條紋，只存在一片紅光
答案 B
解析 擋住一縫后，在屏上得到的是單縫衍射圖樣。衍射圖樣和干涉圖樣的異同點：中央都出現(xiàn)亮條紋，兩側(cè)都出現(xiàn)明暗相間的條紋，干涉圖樣為等間距的明暗相同的條紋，而衍射圖樣兩側(cè)為不等間距的明暗相間的條紋且亮條紋的亮度減弱，且衍射圖樣中央亮條紋較寬，故選B。
單縫衍射與雙縫干涉的比較
例3 (多選)在抽制很細的金屬絲的過程中，可以用激光隨時監(jiān)測抽絲的粗細情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機的細絲出口附近，用一束激光沿與細絲垂直的方向照射細絲，在細絲的另一側(cè)用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況(圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況)，便可知道抽制出的細絲是否合格。對于這種監(jiān)控抽絲機的裝置，下列說法中正確的是( )
A．這是利用光的直線傳播規(guī)律
B．這是利用光的衍射現(xiàn)象
C．如果屏上條紋變寬，表明細絲粗了
D．如果屏上條紋變寬，表明細絲細了
答案 BD
解析 由題意知明暗相間亮斑的形成是單縫衍射現(xiàn)象，故A錯誤，B正確；
縫變窄，則條紋寬度變寬，如果屏上條紋變寬，表明細絲變細，故C錯誤，D正確。
二、衍射光柵
1．構(gòu)成
衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離地排列起來形成的光學元件。
2．原理
增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將增加。
3．透射光柵和反射光柵
在一塊很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕產(chǎn)生漫反射而不太透光，未刻的部分相當于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵。如果在高反射率的金屬上刻痕，就可以做成反射光柵。
例4 (多選)關于衍射光柵，下列說法正確的是( )
A．衍射光柵是由許多等寬的狹縫組成的
B．增加狹縫的個數(shù)，因衍射條紋的寬度將變寬，所以亮度將會增加
C．透射光柵中有刻痕的部分相當于透光的狹縫
D．當光通過光柵時，每個狹縫均起到單縫衍射的作用
答案 AD
解析 衍射光柵由一系列等距的平行刻痕或狹縫組成，刻痕處發(fā)生漫反射而不透光，未刻痕的部分相當于透光的狹縫，故C錯誤，A正確；增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄，亮度將會增加，B錯誤；當光通過光柵的狹縫時，光線發(fā)生衍射現(xiàn)象，D正確。
課時對點練
考點一 光的衍射
1．關于光的衍射現(xiàn)象，下列說法不正確的是( )
A．衍射條紋是光波的相互疊加的結(jié)果
B．光的衍射現(xiàn)象是光在傳播過程中偏離直線繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象
C．光的衍射現(xiàn)象完全否定了光沿直線傳播的結(jié)論
D．光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)
答案 C
2．(2022·棗莊市檢測)下列現(xiàn)象中屬于光的衍射現(xiàn)象的是( )
A．雨后天空美麗的彩虹
B．陽光下肥皂膜的彩色條紋
C．光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋
D．對著日光燈從兩鉛筆縫中看到的彩色條紋
答案 D
解析 雨后天空美麗的彩虹，這是太陽光通過懸浮在空氣中細小的水珠折射而成的，白光經(jīng)水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現(xiàn)象叫作光的色散現(xiàn)象，A錯誤；日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋屬于光的干涉，故B錯誤；一束白光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋屬于光的折射現(xiàn)象，故C錯誤；通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋，屬于單縫衍射，故D正確。
3.某同學使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05 mm的窄縫(水平)，進行光的衍射實驗，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是( )
答案 D
解析 單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來越窄，又由于單縫是水平的，故衍射條紋也是水平的，D對。
4．(2022·重慶八中高二月考)在大山后面的屋舍聽廣播(信號波長為1～100 m)要比看電視(信號波長為1～3 m)的效果好，這是由于( )
A．廣播信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
B．電視信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
C．廣播信號更容易發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象
D．電視信號更容易發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象
答案 A
解析 聽廣播效果好，是因為廣播信號的波長比電視信號的波長長，更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，繞到大山后面，故選A。
考點二 單縫衍射和雙縫干涉的比較
5．(2022·南通市高二期中)下列光現(xiàn)象中，光學原理與其他各項不同的是( )
答案 A
解析 A中圖像是由于光的干涉形成的，B、C、D中的圖像是由于光的衍射形成的。
6．下列四種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器和同一單縫衍射儀器形成的圖樣(黑色部分表示亮紋，保持縫到屏距離不變)。其中屬于藍光的衍射圖樣的是( )
答案 B
解析 雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，所以A、C選項中的圖樣為干涉圖樣。單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而波長越大，中央亮條紋越粗，紅光的波長大于藍光的波長，所以B項為藍光的衍射圖樣。
7．在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，在光屏上得到如下四幅圖樣，關于光屏前傳播方向上放置的裝置，以下說法正確的是( )
A．甲是單縫、乙是雙縫
B．乙是雙縫、丙是小圓孔
C．丙是小圓孔、丁是小圓板
D．甲是雙縫、丁是小圓孔
答案 C
解析 衍射圖樣中間是亮條紋，越向兩側(cè)條紋寬度越小，干涉圖樣的明暗條紋寬度相等，可知題圖甲是雙縫干涉條紋，題圖乙是單縫衍射條紋；根據(jù)圓孔衍射與圓盤衍射的區(qū)別可知，圓孔衍射的圖樣中央較大的區(qū)域內(nèi)是亮的，周圍是明暗相間的圓環(huán)，圓盤衍射的圖樣中間較大的區(qū)域是暗的，在暗區(qū)域中心存在一亮斑，可知題圖丙是圓孔衍射圖樣，題圖丁是圓板衍射圖樣，所以C正確。
8．關于光的特性，下列描述正確的是( )
A．一束自然光通過兩個相互垂直的偏振片后沒有光了，說明光是縱波
B．雨后路面上的油膜形成彩色的條紋，是光的衍射現(xiàn)象
C．光照射到不透明的小圓盤上，在小圓盤背后陰影區(qū)出現(xiàn)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象
D．分別用單色紅光和單色綠光通過同一雙縫干涉裝置，后者條紋間距較寬
答案 C
解析 一束自然光通過兩個相互垂直的偏振片后沒有光了，說明光是橫波，A錯誤；雨后路面上的油膜形成彩色的條紋，是光的薄膜干涉現(xiàn)象，B錯誤；光照射到不透明的小圓盤上，在小圓盤背后陰影區(qū)出現(xiàn)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，C正確；紅光波長較長，由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，紅光的條紋間距較寬，D錯誤。
9．(多選)(2023·忻州一中期中)中國女科學家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，屠呦呦也成為首位獲得該獎的中國人。在研究青蒿素化學結(jié)構(gòu)時，研究人員用X射線衍射的方法最終確定了其化學結(jié)構(gòu)。X射線的波長比可見光的短，在做單縫衍射實驗時，下列說法正確的是( )
A．將入射光由可見光換成X射線，衍射條紋間距變窄
B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄
C．換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬
D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變窄
答案 AC
解析 將入射光由可見光換成X射線，波長變小，衍射條紋間距變窄，故A正確；使單縫寬度變小，則衍射條紋間距變寬，故B錯誤；換用波長較長的光照射，則衍射條紋間距變寬，故C正確；增大單縫到屏的距離，則衍射條紋間距變寬，故D錯誤。
10．關于甲、乙、丙、丁四個實驗，以下說法正確的是( )
甲：單色光通過劈尖產(chǎn)生明暗條紋
乙：單色光通過牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋
丙：單色光通過雙縫產(chǎn)生明暗條紋
?。簡紊馔ㄟ^單縫產(chǎn)生明暗條紋
A．四個實驗產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋
B．甲、乙兩實驗產(chǎn)生的條紋均為等距條紋
C．丙實驗中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的頻率越大
D．丁實驗中，產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋
答案 D
解析 丁實驗中，單色光通過單縫產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋，其他三個均為光的干涉條紋，選項A錯誤，D正確；牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋是不等距的，選項B錯誤；丙實驗中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的波長越大，頻率越小，選項C錯誤。
11．(多選)用激光做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗，比普通光源效果更好，圖樣更清晰。如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強的分布情況(如圖所示)。下列說法正確的是( )
A．當做單縫實驗時，光強分布圖為乙圖
B．當做單縫實驗時，光強分布圖為丙圖
C．當做雙縫實驗時，光強分布圖為乙圖
D．當做雙縫實驗時，光強分布圖為丙圖
答案 AD
解析 當做單縫實驗時，中央是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低，且亮條紋的寬度不等，所以其光強分布圖為題圖乙，A項正確，B項錯誤；當做雙縫實驗時，在屏上呈現(xiàn)的是寬度相等的亮條紋，所以其光強分布圖為題圖丙，C項錯誤，D項正確。
12．(2022·如皋市調(diào)研)如圖甲所示，每年夏季，我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法正確的是( )
A．在冰晶中，b光的傳播速度較大
B．用同一裝置做單縫衍射實驗，b光中央亮條紋更寬
C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰亮條紋間距較大
D．從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較小
答案 C
解析 由題圖可知，太陽光射入六角形冰晶時，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，由折射定律可知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝eq \f(c,n)知b光的傳播速度較小，A錯誤；b光的折射率大，波長短，用同一裝置做單縫衍射實驗，b光中央亮條紋更窄， B錯誤；a光的波長大于b光的波長，根據(jù)Δx＝eq \f(l,d)λ，可知a光相鄰亮條紋間距較大，C正確；由臨界角公式sin C＝eq \f(1,n)知a光的臨界角較大，D錯誤。種類
項目
單縫衍射
雙縫干涉
不同點
產(chǎn)生條件
狹縫足夠小(發(fā)生明顯衍射)
頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋寬度
條紋寬度不等，中央條紋最寬
條紋寬度相等
條紋間距
各相鄰條紋間距不等
各相鄰條紋等間距
亮度
中央條紋最亮，越向兩側(cè)條紋越暗
各條紋亮度基本相同
相同點
干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋

相關試卷

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊第四章 光3 光的干涉精品同步訓練題：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊第四章 光3 光的干涉精品同步訓練題，共6頁。

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊2 全反射優(yōu)秀精練：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊2 全反射優(yōu)秀精練，共6頁。

物理選擇性必修 第一冊5 多普勒效應精品鞏固練習：

這是一份物理選擇性必修 第一冊5 多普勒效應精品鞏固練習，共6頁。

英語朗讀寶

相關試卷 更多

人教版 (2019)4 波的干涉精品同步訓練題

人教版 (2019)4 波的干涉精品同步訓練題
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊4 單擺優(yōu)秀課堂檢測

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊4 單擺優(yōu)秀課堂檢測
人教版 (2019)選擇性必修 第一冊1 動量優(yōu)秀同步測試題

人教版 (2019)選擇性必修 第一冊1 動量優(yōu)秀同步測試題
高中物理5 光的衍射練習

高中物理5 光的衍射練習
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊電子課本

5 光的衍射

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第一冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部