1、第十三章 光 135 光的反射和折射 【教学目标】 （1）观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。 （2）能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析 （3）初步了解衍射光栅 （4）知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似。 重点：观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件 难点：衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点 【自主预习】 （认真阅读教材P59-P62相关内容，独立完成下列问题） 1(1)一单色光照射到一条狭缝时，当狭缝较宽时，光沿_传播，在光屏上 形成一条宽度跟狭缝宽度_的亮区；当狭缝较窄时，尽管亮区的_有 所减弱，但_增大了，这表明光经过
2、较窄的单缝时，并没有沿_传播， 而是绕过了单缝的边缘传播到了更宽的空间，这就是光的衍射现象，且缝的宽度越窄，在 光屏上形成的亮区的范围越_。 （2）明暗条纹产生的位置特点：来自前后两个面的反射光所经过的路程差不同，在某 些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了_，反之则出现暗条纹。 2光产生明显衍射的条件是：障碍物或孔或狭缝的尺寸与光的波长_， 或比光的波长_。 3.衍射光栅是由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学元件，由衍射光 栅得到的衍射图样与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度 ，亮度 。 (1)单缝衍射的条纹比较宽，而且距中央亮条纹较远的条纹，亮度也较低。因此单缝 衍射达不到实用要求。 (2)实验
3、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。 4光的衍射现象表明，我们平时说的“光沿直线传播”只是一种_情况。光在 _障碍物的_介质中是沿直线传播的；但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波 长_，甚至比光的波长_的时候，衍射现象_，这时就不能说光沿直 线传播了。 5. 衍射现象与干涉现象的比较 单缝衍射 双缝干涉 产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 不 同 点 亮度 中央条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基本相等 相
4、同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 【典型例题】 选修 3-4 一、光的衍射 【例 1】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 【例 2】 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 二、衍射光栅 【例
5、3】在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是( ) A将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄 B使单缝宽度变小，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增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 【例 4】.如图甲、乙分别是单色光通过同一窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样，则 ( ) A甲、乙均是干涉条纹 B甲、乙均是衍射条纹 C甲对应的光的波长较长 D乙对应的光的波长较长 三、衍射现象与干涉现象的比较 【例 5】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
6、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 四、小孔衍射 【例 6】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 缓慢地由大到小直到闭合，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光) 【课后练习】 1关于衍 射，下列说法中正确的是( ) A干涉现象中条纹的出现是光波叠加后产生的结果 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 甲 乙 2点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是( ) A光的反射 B光强太小 C光的干涉 D光的衍
7、射 3用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是 ( ) A用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的 B用小圆盘时中央是亮 的，用小圆孔时中央是暗的 C中央均为亮点的同心圆条纹 D中央均为暗点的同心圆条纹 4抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图 2 所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通 过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则( ) 这是利用光的干涉现象 这 是利用光的衍射现象 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了 如果屏上条 纹变宽，表明抽制的 丝变细 了 A B C D 5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
8、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 6用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，下列说法中正确的是 ( ) A双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹 B单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹 C双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹 D单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹 7如图 3 所示，a、b 两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列 说法正确的是( ) Ab 在该介质中的折射率比 a 大 B若用 b 做单缝衍射实验，
9、要比用 a 做中央亮条纹更宽 C用 a 更易观测到泊松亮斑 D做双缝干涉实验时，用 a 光比用 b 光两相邻亮条纹中心的 距离更大 8. 在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物 是下列给出的( ) A很小的不透明圆板 B很大的中间有大圆孔的不透明挡板 C很大的不透明圆板 D很大的中间有小圆孔的不透明挡板 9用红光进行双缝干涉实验时(缝极窄)，如果用不透光的纸遮住一个缝，则屏上出现( ) A一片黑暗 B一片红光 C原干涉条纹形状不变，但亮度减弱 D红、黑相间的条纹 10对单缝衍射现象，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
10、 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 11对于光的衍射的定性分析，下列说法中正确的是（ ） A只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能 明显地产生光的衍射现象 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 12某同学以线状白炽灯为光源，利用游标尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总 结出以下几点，你认为正确的是( ) A若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行 B若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直 C衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关
11、 D衍射条纹的间距与光的波长有关 13以下关于光现象的说法中正确的是( ) A一个面光源发出的光经较大的障碍物后在屏上的影有本影和半影，这是光发生衍 射的结果 B把两支铅笔捏紧，能过中央的细缝去观察日光灯，会看到彩色条纹，这是光发生 衍射的结果 C白光通过单缝衍射时，偏离中央亮纹最远的是红光 D一束平行白光经凸透镜折射后，在其后的屏上也会看到彩色的亮环，这是光发生 衍射的结果 例题答案： 1. 【答案】B、D 【解析】一切光都可以发生衍射现象，只不过有明显和不明显之分，A 项错误；光波衍射 形成明暗相间的条纹是叠加形成的，B 项正确；光的衍射现象与光的直线传播并不矛盾， 前者是波动性的体现，后
12、者是粒子性的体现，故 C 项错误，D 项正确。 2. 解析：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，在其阴影处出现亮点，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。 答案：A、C 3. 【答案】A、C、D 【解析】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远， 条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大； 当光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽(如图 1351 所
13、示)。故选项 A、C、D 正确。 5. 解析：双缝干涉现象中，条纹间距相等，条纹亮度相同，而单缝衍射条纹间距不等，条 纹亮度也不一样。 答案：D 6. 见解析 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 课后练习： 1 AB 2 D 3 C 4 B 5 D 6.AB 7 B 8D 9D 10B 11. ABD 12. 解析：若狭缝与线状灯平行，衍射条纹与狭缝平行且现象明显，衍射条纹的疏密 程度与缝宽有关，狭缝越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大。 答案：A、C、D 13. 解析：选项 A 是由光的直线传播产生的；选项 B 是光的衍射产生的；选项 C 是 因为白光中红色光的波长最长，亮纹最宽，故偏离中央亮纹最远；选项 D 是色散现象。 答案：B、C
