第5章第3节　光的衍射—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

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第3节　光的衍射

学习目标 1.[物理观念]知道光的衍射现象，明确产生明显衍射现象的条件．

2.[科学方法]知道光的衍射条纹与干涉条纹的区别．　3.[科学态度与责任]了解

衍射对分辨本领的影响和衍射光栅．

一、衍射现象

1．光的衍射定义

光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射．

2．衍射现象分类

(1)圆孔衍射

(2)单缝衍射

(3)边缘衍射

(4)泊松亮斑

3．光的明显衍射的条件

只有当障碍物或孔的尺寸接近光的波长时，衍射才是明显的．

二、衍射对分辩本领的影响及衍射光栅

1．一个光学仪器的分辨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)定义

在两个螺杆上绷上许多平行的细金属线，或者在玻璃片上刻上许多均匀的

细槽．因为它有类似栅栏的形状，所以被称为衍射光栅．衍射光栅可分为透射

光栅和反射光栅．

(2)光栅衍射的图样

① 在接收屏上得到的光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果．

② 光栅衍射的亮条纹的宽度比单缝衍射时窄得多．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)衍射和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的． (×)

(2)所有光都能发生衍射现象． (√)

(3)显微镜的镜头越小其分辨本领越低． (√)

(4)多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时更宽． (×)

2．(多选)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

AB　[衍射图样是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，故 A、B

正确，C、D错误．]

3．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．光的衍射

D　[在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边

缘模糊，光绕过障碍物偏离直线传播是光的衍射．D选项正确．]

光的衍射

取3块不透光的板，在每块板的中间各开 1个圆孔，3块板

所开的圆孔大小不一．先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏

上会出现一个明亮的圆形光斑图 a；再换上圆孔中等的那块板

在屏上会出现图 b；最后用圆孔最小(直径约为 1 mm)的那块板，

在屏上会出现图 c.

(1)屏上图 b产生了什么现象？

(2)比较屏上图 b和图 c，说明了什么？

提示：(1)衍射现象．

(2)孔越小，衍射现象越明显．

1．单缝衍射图样

(1)中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，越靠外，条纹间距越小，

中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄．

(2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低．

(3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光

波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大．

(4)用白光做单缝衍射实验时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中

央亮条纹仍然最宽最亮．

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，如图所示．

(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．

(3)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，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大．

(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，光屏上依次得到几种不同的现象——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)．

3．不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑)

(1)中央是亮斑．

(2)形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的

明暗相间的圆环．

(3)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小．

【例 1】　对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(　　)

A．缝的宽度 d越小，衍射条纹越亮

B．缝的宽度 d越小，衍射现象越明显

C．缝宽度 d越小，光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

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