选修3-4第十二章第5节波的衍射教学设计

- 1 - 第5节 光的衍射

1．知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件。

2．了解如何通过实验观察光的衍射现象并可以区分几种不同的衍射图样。

3．能解释日常生活中的衍射现象并初步了解衍射光栅。

一、光的衍射

1．光的衍射现象：光能够绕过□01障碍物而到达“阴影”区域的现象。

2．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔、缝的尺寸□02比波长小或跟波长相差不多。

3．几种衍射现象

(1)单缝衍射

①单色光的衍射：条纹是一些□03明暗相间的条纹，中央条纹□04最宽、□05最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度□06越小，亮度□07越低。

②白光的衍射：条纹中间为□08白色条纹，两侧为□09彩色条纹。

(2)圆孔衍射：中间是大且亮的□10圆形亮斑，周围分布着明暗相间的□11同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度□12越弱，宽度□13越小。

(3)泊松亮斑：若在单色光传播途中，放一个不透光的圆盘，会发现在阴影的中心有一个□14亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

二、衍射光栅

由许多□01等宽的狭缝□02等距离地排列起来形成的光学元件。和单缝衍射相比，衍射光栅的衍射条纹的宽度□03变窄，亮度□04增加。衍射光栅分为□05透射光栅和□06反射光栅两类。

判一判

(1)白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象。( )

(2)菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象。( )

(3)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹。( )

(4)衍射光栅的图样与单缝衍射相比，衍射条纹的亮度增加，宽度变宽。( )

提示：(1)× (2)× (3)√ (4)×

想一想

(1)白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点？

提示：都是中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。

(2)光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？

提示：不对。光遇到小孔、单缝或障碍物时，一定发生衍射现象，只是有明显与不明显之分，无发生与不发生之别。

目标 计划 行动 反思 搏 事情一件一件的做 精神专注 轻重缓急 劳逸结合 合理作息，锻炼身体，保持精力旺盛

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人生是规划出来的：每天晚上反思今日，规划明日 系统 清晰 深刻 每天早上早起半小时做个锻炼

我现在所做的事情能使我更好更快的接近我的目标吗？ 谨守本心，加强自制力 突破极限，在不能坚持的时候再坚持一下 §12.4 波的衍射和干涉之 波的衍射

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【学习指导】：

1 兴趣、好奇心、不断尝试、自主性、积极性

2 动脑思考，头脑清晰

3 狠抓落实，而且要有具体的落实措施

4 听懂是骗人的，看懂是骗人的，做出来才是自己的

5 独立、限时、满分作答

6 不仅要去学习，而且要学出效果，还要提高效率。

7 保证效果就要每个点都要达标。达标的标准是能够“独立做（说、写）出来”，不达标你的努力就体现不出来

8 该记的记，该理解的理解，该练习的练习，该总结的总结，勿懈怠！

9 费曼学习法：确定一个学习的知识点；假设你在教授别人该知识点；遇到卡壳时回顾相关知识点；简化你的语言，达到通俗易懂的程度。该法尤其适合概念、定义、定理、定律等的理解和记忆。

10 明确在学习什么东西，对其中的概念、定律等要追根溯源，弄清来龙去脉才能理解透彻、应用灵活

11 总结：

11.1 每题总结：每做完一道题都要总结该题涉及的知识点和方法

11.2 题型总结：先会后熟，一种题型先模仿、思考，弄懂后，总结出这类题型的出现特征、解题方法，然后再多做几道同类型的，直到遇到这种题型就条件反射得知道怎么做

11.3 小节总结：总结该小节的知识结构、常见题型及做法

11.4 章节总结：总结该章节的知识结构、常见题型及做法

1 第4节 波的衍射和干涉

1．如图1中的各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图)，其中能发生明显衍射现象的有(

)

图1

A．①②④ B．①④

C．②③ D．①③

解析：发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多，由图可知，①②④图能明显发生衍射现象，而③图不能，故选A。

答案：A

2．下列关于两列波相遇时叠加的说法，不．正确的是( )

A．相遇后振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强

B．相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同

C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和

D．几个人在同一房间说话，相互都听得清楚说明波在相遇时互不干扰

解析：由波的独立传播原理可知，B、D正确；由波的叠加原理可知，C正确；两列波相遇时振动加强是有条件的，与波的振幅大小无关，A错误。

答案：A

3．关于波的干涉和衍射，下列说法中错误的是( )

A．只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉

B．任何两列波相遇，都能产生干涉

C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉

D．波长很小的波可以产生衍射，不能产生干涉

解析：干涉是波的特有现象，只要满足两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉，选项A、D错误，C正确；发生干涉和衍射不需要条件，所以任何波都能发生干涉和衍射，发生明显的衍射现象要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不大，所以选项B正确。

答案：AD

4．两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么( )

A．两列波的频率不一定相同 2 B．振动加强区域的各质点都在波峰上

C．振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱

D．振动加强的区域和振动减弱的区域不断周期性地交换位置

解析：两列波发生稳定的干涉的条件必须是两列波的频率相同且相位差恒定，故A错；且振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的干涉图样，C对D错；振动加强区域的各质点只是振幅最大，它们也在自己的平衡位置附近振动，并不是只在波峰上，B错。

1 第2节 光的衍射

1．光通过很窄的障碍物、缝或很小的孔时，不再沿直线传播，即发生了衍射现象。

2．当小孔或障碍物的尺寸比光的波长小或跟波长差不多时，会产生明显的衍射现象。

3．光学仪器上用的透镜相当于一个圆孔，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领越低。

对应学生用书P52

衍射现象

[自读教材·抓基础]

1．衍射现象

光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光不再沿直线传播，而是绕到原来应该是阴影的范围之内；当小孔的直径取某些特定值时，在圆形亮斑的中心还会出现一个黑斑。这种现象称为光的衍射。

2．明显衍射条件

在障碍物或小孔的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小的时候，衍射现象十分明显。

[跟随名师·解疑难]

1.单缝衍射的图样有哪些特点？

(1)中央条纹亮而宽。如图5­2­1所示。

(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。 2

图5­2­1

2．圆孔衍射的图样有哪些特点？

(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5­2­2所示。

图5­2­2

(2)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。

(3)同一种单色光，圆孔越小，中央亮斑半径越大，同时亮度越弱。

(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。

(5)只有当圆孔足够小时，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)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。