5.2光的衍射 学案 (1)

第2节光的衍射 课　标　解　读 重　点　难　点 1.知道光的衍射现象，知道衍射图样. 2.知道产生明显衍射现象的条件. 3.知道光的衍射条纹与干涉条纹的区别. 4.了解衍射对分辨率本领的影响及衍射光栅． 1.理解光的衍射及几种不同的衍射现象的特点．(重点) 2.产生明显现象的条件．(重点) 3.掌握衍射条纹的特征．(难点) 4.衍射条纹与干涉条纹的区别．(难点) 光的衍射 1.基本知识 (1)光的衍射现象 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将改变沿直线传播的规律而绕到障碍物后面传播的现象． ①单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽、最亮，其余条纹向两侧逐渐变窄、变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹． ②圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环． (2)产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象． (3)光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小得多时，光可以看成沿直线传播；在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显． 2．思考判断 (1)衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的．(×) (2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象．(×) (3)所有光都能发生衍射现象．(√) 3．探究交流 图5－2－1 蜡烛照射到孔可调节大小的挡板上，当孔较大时光沿直线传播，在光屏上形成形状类似孔的亮斑；当孔变得较小时，则在屏上形成烛焰的像；当孔再变小时，在屏上形成比孔大许多的模糊区域，这是为什么呢？ 【提示】　随着孔的缩小，光分别呈现出在不同条件下的传播特点：直线传播、小孔成像、发生衍射． 衍射对分辨率本领的影响及衍射光栅 1.基本知识 (1)一个光学仪器的分辨率本领是指将两个相互靠近的物体的像分离开来的能力． (2)光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于小圆孔，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低． (3)衍射光栅 ①结构：有许多等宽的狭缝等距离排列起来形成光学元件．狭缝的个数越多，衍射条件的宽度越窄，亮度越亮． ②衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加． ③衍射光栅的种类：反射光栅和透射光栅． 2．思考判断 (1)显微镜的镜头越小其分辨本领越低．(√) (2)多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时更宽．(×) 3．探究交流 为什么通过光栅后得到的条纹与双缝干涉条纹不同？ 【提示】　双缝干涉是由于干涉光源通过双缝后叠加产生的，通过光栅后在光屏上叠加的光具有同频率及相位差恒定的干涉特点，产生多缝干涉，也有单缝衍射．因此，其条纹是多缝干涉和单缝衍射条纹共同的结果，不同于双缝干涉条纹． 三种衍射图样的比较 【问题导思】　 1．单缝衍射图样有何特点？ 2．圆孔衍射图样有何特点？ 3．不透明的小圆板衍射图样有何特点？ 1．单缝衍射图样 (1)中央条纹亮而宽． (2)两侧亮纹具有对称性，亮纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱． (3)波长一定时，单缝较窄的中央条纹较宽，各条纹间距较宽；单缝宽度不变时，光波波长较长的中央条纹较宽，各条纹间距较宽． (4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮纹的条纹内侧为紫色． 图5－2－2 2．圆孔衍射图样 (1) 中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小．如图5－2－2所示． (2)只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样．在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同现象———圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗 ... ...