区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
单缝衍射
5 、关于衍射下列说法正确的是 ABD
A．衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现是光的 叠加的结果 B．双缝干涉中也存在着光的衍射现象 C．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 D．一切波都可以产生衍射
6 、用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当 圆孔的直径由数厘米逐渐减小为零的过程中，位于遮光
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
光的衍射
一、单缝衍射
二、圆孔衍射 三、圆屏衍射
1 衍射图样：明暗相间的不等距的同
心圆环，中心有一个亮斑 （泊松亮斑）
2 衍射条件：屏的尺寸接近波长或
比波长还要小
五 小结
1 、光在没有障碍物的均匀介质中，直线传播。 2 、在孔或障碍物的尺寸比波长差不多或还 小，光就发生衍射。 3 、 光的衍射并没有否定光的直线传播，而是 指出了它的适用范围和它的局限性。 4、缝、孔或障碍物的尺寸可以跟光的波长相
10：观察实验回答下列问题
1.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧 靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处 的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝 都要平行于狭缝),可以看到 【C】 A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹 C.彩色的直条纹 D.彩色的弧形条纹.
薄膜干涉 折射色散
C太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
D眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
E眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围 有彩色花纹
2、下列关于单缝衍射的说法中，正确的是 D A与光的双缝干涉图样相同 B各亮条纹的宽度不同而亮度相同 C各亮条纹的宽度相同而亮度不同 D中央亮条纹的宽度最宽，亮度最亮
3 、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实 验时，在光屏上得到衍射图形，它们的 特征是 B A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔 时中央是亮的 B．中央均为亮点的同心圆形条纹 C．中央均为暗点的同心圆形条纹 D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔 时中央是暗的
高中物理第十三章光第5、6节光的衍射光的偏振解析版新人教版选修3_4
光的衍射光的偏振1．衍射现象光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象。
2．衍射条纹特点衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．一切光都会发生衍射。
(√)2．单缝衍射中，中央条纹亮而宽。
(√)3．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。
(×)[释疑难·对点练]1．单缝衍射图样的特点(1)中央条纹亮而宽。
(2)两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱。
(3)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，波长大的中央条纹宽，各条纹间距大。
(4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮条纹的内侧为紫色。
2．圆孔衍射(1)圆孔衍射：如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间的圆环(衍射图样)。
(2)圆孔衍射的图样特征：①单色光的圆孔衍射图样：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，圆(亮)环亮度越低；②白光的圆孔衍射图样：中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。
3．圆板衍射(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
(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)圆板衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小。
[试身手]1．(多选)下列说法正确的是( )A．当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象B．衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律C．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象D．用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象解析：选ABD 当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时，可以产生明显衍射现象，A正确；光沿直线传播是一种近似规律，B正确；泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的衍射现象，C 错误，D正确。
光的衍射
小结：
1、产生明显衍射的条件： 障碍物（或孔）的尺寸比波长小或和波长差不多。
注：障碍物（或孔）的尺寸越小衍射现象越明显，但亮度减小。
2、单缝衍射图样：
中央亮条纹（最亮最宽）、两侧条纹窄 、关于中央对称 4、白光的衍射 中央白色（较宽），两边彩色条纹 3、光栅衍射
【同步练习】 1．下面哪些现象属于光的衍射现象 A．雨后美丽的彩虹 B．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的色彩条纹 C．阳光下肥皂膜上的彩色条纹 D．光通过三棱镜产生的色彩条纹
例1解析：
解析:产生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺 寸跟波长差不多，或者比波长小．由于光波波长都是 很短，所以在单缝衍射现象中，缝的宽度d越小，衍 射现象越明显．所以B答案是正确的．缝的宽度d越小， 透过缝的光的能量越小，亮度也越小，故A错．缝的 宽度d越小，越容易发生衍射，即容易偏离直线路径 绕到障碍物阴影中去，故C错，在缝的宽度d不变的 情况下，入射光波长越短，越不容易发生衍射现象， 故D错．所以正确答案应选B．
答案：B 解析：雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩 色条纹都是由于光的色散而形成的，是光的折 射现象；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的薄 膜干涉现象；对着日光灯从两铅笔的缝中看到 的彩色条纹是单缝衍射现象．
2．以下关于光现象的说法正确的是 ( ) 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，通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 答案：BC 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．
波动光学 光学习题课2(课后问题)
观察它是否移动，向哪个方向移动。（2）条纹间距是否
变化。
x 0 2n2
劈尖上表面向上平移，角不变，所以干涉条纹间距不变
（3）寻常光和非常光 一束光线进入各向异性的晶体后分解为两束折射光的现象 叫做双折射。遵循折射定律的叫做寻常光或o光不遵循折 射定律的叫做非常光或e光。寻常光在晶体内各方向上的 传播速度相同；而非常光的传播速度随传播方向的变化而 变化。
（4）光轴 在双折射晶体内有一确定方向，光沿这一方向传播时， 寻常光和非常光的传播速度（或折射率）相同，不产生 双折射现象，这个方向叫做光轴。
答：光照射到薄肥皂膜泡上，会发生反射和折射，各
条反射光或各条折射光互为相干光，又由于白光是复
色光，它含有各个波长的光，各条光线发生干涉，干
涉图样是彩色的，所以我们看到膜泡出现颜色。
当膜即将破裂时，膜的厚度约等于波长的1/4，即使发 生干涉的透射光的光程差为/2，发生干涉相消，所以 从透射方向看膜上出现黑色。当膜厚度远小于波长时， 反射光的光程差约等于/2，所以从反射方向看薄膜程 黑色。
但等厚度的位置向左移动，因此干涉条纹向左移动。如果
玻璃片向上移动太多，使劈尖厚度增大太多，则相干光的
条件得不到满足，干涉条纹消失。
劈尖上表面向右平移， 角不变，条纹间距不变，等厚度
位置向右移动，所以条纹向右移动。
当增大时，条纹间距减小；等厚度的位置向左移动，所 以干涉条纹向左方密集。
x 0 2n2
17-2、如本题图所示，由相干光源 S1和S2发出波长为 的单色光，分别通过两种介质（折射率分别为n1和 n2，且n1>n2），射到这两种介质分界面上一点P。已 知两光源到P的距离均为r。问这两条光的几何路程是
光的干涉与衍射干涉条纹杨氏实验单缝与双缝衍射等
光的干涉与衍射干涉条纹杨氏实验单缝与双缝衍射等光的干涉与衍射是光学领域中的基本现象，通过干涉与衍射实验可以观察到干涉条纹和衍射图样。
本文将介绍干涉与衍射的基本原理和杨氏实验、单缝与双缝衍射等相关内容。
一、光的干涉现象干涉是指两束或多束光波相遇时，产生波的叠加现象。
根据在某一点处的光强度的相对大小，可以将干涉分为增强干涉和减弱干涉。
1. 干涉条纹当两束光波相遇时，波峰与波峰相遇时会叠加，增强光强；波峰与波谷相遇时会互相抵消，减弱光强。
这样，在屏幕上就会出现一系列明暗相间、周期性重复的条纹，称为干涉条纹。
2. 干涉条件干涉需要满足一定的条件，其中最为重要的是相干性。
相干性是指两个波源或两个发出的波要有一定的相位关系，才能产生干涉现象。
二、光的衍射现象衍射是指光通过一个小孔或通过物体的边缘时，发生弯曲传播和波阻挡现象，形成衍射图样。
1. 衍射现象的解释光的衍射可以通过赛曼公式进行解释，即衍射角的正弦值与入射光的波长和衍射开口的尺寸有关。
较大的波长和较小的开口尺寸会产生较大的衍射角，从而形成明暗相间的衍射图样。
2. 单缝衍射当光通过一个细缝时，会出现中央亮度较高而两侧逐渐暗淡的衍射图样。
这是因为细缝较窄，波的传播会受到限制，形成多个次级波峰和波谷，从而产生干涉条纹。
3. 双缝衍射双缝衍射是指当光通过两个细缝时，会在屏幕上产生一系列交替明暗的干涉条纹。
这是因为两个缝隔离产生了两个相干的次级波源，导致干涉现象发生。
三、杨氏实验杨氏实验是干涉实验的一种经典方法，可通过此实验观察到干涉环或干涉条纹。
1. 杨氏双缝干涉杨氏实验中最经典的是双缝干涉。
在杨氏双缝实验中，通过屏幕上的两个孔，光会通过这两个孔并在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
通过调整缝宽、缝距以及光源的波长等参数，可以观察到不同的干涉条纹图样。
2. 杨氏单缝衍射杨氏实验还包括了单缝衍射。
在杨氏单缝衍射实验中，光通过一个小孔，形成衍射图样。
与双缝干涉实验相比，单缝衍射实验的衍射角度较大，形成的衍射图样也有所不同。
单缝衍射条纹与杨氏双缝条纹的不同
单缝衍射条纹与杨氏双缝条纹的不同单缝衍射条纹1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．2、单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．单缝衍射的明暗位置实际上是由缝面上子光源发出光线的衍射角φ来表示的，同一衍射角的光线通过透镜汇聚在屏幕同一位置，并进行相干迭加而形成光的明暗分布，可以通过衍射的明暗条件来确定某级衍射明纹中心或暗纹中心的φ角。
对于明纹宽度，我们定义是相邻的两个暗纹中心所对应的衍射角之差为明纹角宽度。
因此第k级明纹的角宽度若φ角很小，则有：；对中央明纹，k=1对应的两级暗纹中心的衍射角分别为：，；这样中央明纹的宽度就为：。
由上面的公式可知，条纹的角宽度与单缝宽a成反比，也就是单缝越窄，条纹越宽，衍射现象越显著。
当然单缝过窄，会使入射光太弱。
A通常取0.1-1mm。
同时，我们还看到，若a》λ，则φ与Δφ 趋近于零，那么可以得知，明纹与暗纹皆向中央明纹收缩，以致分辨不清，形成单一明纹，于是衍射消失了，光呈现直线传播。
杨氏双缝条纹杨氏干涉的现象出现的是明暗条纹，并且条纹之间的间距是相等的，各个条纹的亮度是基本相同的。
但是，光通过不同的虑光片，条纹的颜色就有所不同。
如果虑光片是红色虑光片，那么投射的是红光。
观察到的是红色明暗相间的条纹。
如果虑光片是绿色虑光片，那么投射的是绿光。
观察到的是绿色明暗相间的条纹。
如果不用虑光片，那么投射的是白色合成光，在观察头那边观察到的将是彩色条纹。
在杨氏干涉实验，其中央条纹肯定是加强的，也就是亮条纹。
两列光波到达某一点后发生干涉，到底是加强的还是减弱的，遵循着一定的规律。
它跟两列光波到达这一点的路程的差值和光波的波长有一定的联系。
如果路程差值是光波半波长的偶数倍，则这两列光波在这一点是相互加强的，出现亮条纹。
如果路程差值是光波半波长的奇数倍，则这两列光波在这一点是相互削弱的，出现暗条纹。
光的干涉衍射的区别
光的干涉与衍射的联系与区别光的干涉与衍射都可以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性．但是，产生这两种现象的条件是不同的．光的干涉现象需要相干光，即两列振动情况总是相同的光源，在同一介质中相遇．例如从楔形肥皂膜上观察到的钠黄光的明暗相间条纹，或从水面油膜上观察到的彩色条纹，就属这类情况，从薄膜的前后表面反射出来的光就是相干光．而光的衍射现象产生的条件是障碍物或孔的线度与光波波长可以比拟的情况．例如从小孔观察点光源或从狭缝观察线光源就属这种情况．光经过小孔或狭缝产生非直线传播的现象，此时便可在光屏上形成明暗相间的条纹．其次，干涉条纹与衍射条纹也是有区别的，以狭缝为例，干涉条纹是相互平行、等距（宽度相同）的；而衍射条纹是平行而不等距的，中间最宽，两边条纹宽度逐渐变窄．区别：第一，光的传播方式不同干涉是若干光束的叠加。
当参与叠加的各束光的传播行为可近似用几何光学中直线传播的模型描述时，这个叠加问题是纯干涉问题；若参与叠加的各束光的传播明显地不符合直线传播模型，则属衍射问题。
因此，在一般问题中，干涉和衍射的作用是同时存在的。
例如当干涉装置中的衍射效应不能略去时，则干涉条纹的分布要受到单缝衍射因子的调制，各干涉级的强度不再相等。
第二、光束的数量不同。
干涉是有限几束光的叠加，而衍射则是无穷多次波的相干叠加；前者是粗略的，后者是精细的。
第三、光强分布及条纹间距均匀不同。
出现的干涉和衍射图样都是明暗相间的条纹，但在光强分布（函数）上有间距均匀与相对集中的不同。
第四，数学处理方式不同相干叠加的矢量图由干涉的折线过渡到衍射的连续弧线，由有限项求和过渡到积分运算。
联系：第一，但从根本上讲，干涉和衍射两者的本质都是波的相干叠加的结果，只是参与相干叠加的对象有所区别，没有本质的变化。
第二，从物理角度来看，考虑叠加时的中心问题都是相位差。
总之，干涉和衍射是本质上统一，但在形成条件、分布规律以及数学处理方法上略有不同而又紧密关联的同一类现象。
探索光的衍射和干涉现象：单缝和双缝实验
衍射原理：光在传播过程中 遇到障碍物时，会绕过障碍 物继续传播，形成衍射现象
单缝衍射公式：描述衍射现 象的数学公式，可以计算衍
射条纹的强度和位置
单缝衍射的定量分析
单缝衍射公式： I=I0*sin^2(π
a/λ)
单缝衍射图样： 中央亮条纹，
两侧暗条纹
单缝衍射实验： 使用单缝，观
06 实 验 注 意 事 项 和 安 全防范措施
Part One
单击添加章节标题
Part Two
光的衍射和干涉现 象概述
光的波动性
光的衍射：光通 过狭缝或小孔时 发生的弯曲现象
光的干涉：两束 或两束以上的光 相遇时产生的明 暗条纹
光的波长：光的 波动性的重要参 数，决定了光的 颜色和频率
光的相位：光的波 动性的另一个重要 参数，决定了光的 干涉和衍射效果
双缝干涉的定量分析
双缝干涉条纹 的间距：与波 长和缝间距有
关
双缝干涉条纹 的亮度：与缝 间距和光强有
关
双缝干涉条纹 的宽度：与缝 间距和波长有
关
双缝干涉条纹 的对称性：与 缝间距和光强
有关
双缝干涉的应用
光学仪器：如显微镜、望远镜等，利用双缝干涉原理提高成像质量 光通信：利用双缝干涉原理实现高速、大容量的光纤通信 量子力学：双缝干涉实验是量子力学的重要实验之一，用于验证量子力学的基本原理 光学测量：利用双缝干涉原理进行精密测量，如厚度、折射率等参数的测量
结果展示：使用图 表、图形等方式直 观展示实验结果和 分析结果
THANKS
汇报人：XX
光的衍射和干涉现象： 单缝和双缝实验
XX,a click to unlimited possibilities
大学物理下第四章单缝衍射和双缝干涉条纹比较
289
4. 单色平行光斜入射光栅
入射角与衍射角在不同侧
DA BC
DA
C
P
C
d sin d sin B
P
d(sin sin ) k
入射角与衍射角在同一侧
DA AC d(sin sin )
d(sin sin )
问：可产生几级完整的光谱？
解：400线/mm
d 1 2.5 103 m m 400
设第 k 级光谱与 k+1 级光谱重叠
d sin k k红 d sin k1 (k 1)紫
当 k 1
k 发生重叠
(k 1)紫 k红
k 紫 1.1 红 紫
（最大）
第一级主极大：
k 1 d sin
即任意两个相邻的光线的位相差为0
2
A合
（最大）
即任意两个相邻的光线的位相差为2729
光栅的最大光程差（即最上面的缝和最下面的缝之间的最大光程差）为 Nd sin
设：Nd sin m
则相邻两缝间的光程差：d sin m
暗条纹满足的方程：
d sin (k m )
N
(k 0,1,2, ) (m 1,2 N 1)
多缝干涉条纹的光强分布曲线：
I I0
有N-2个次极大
sin
8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 282
中央主极大明纹角宽度 = 中央主极大明纹两侧两暗纹间的角距离
(3) a sin (2k 1) 2
sin 1
k
2a
1
=14.5
光的干涉和衍射双缝干涉和单缝衍射
光的干涉和衍射双缝干涉和单缝衍射光的干涉和衍射是光学中重要的现象，涉及到光的波动性质和波动光学的基本原理。
本文将重点讨论双缝干涉和单缝衍射这两种常见的光学现象，以帮助读者更好地理解光的干涉和衍射现象。
一、双缝干涉双缝干涉是指当一束平行光通过两条狭缝时，由于两个狭缝的光波的干涉作用，会在屏幕上产生一系列明暗条纹的现象。
这些条纹称为干涉条纹。
双缝干涉的干涉条纹遵循以下规律：1. 干涉条纹的亮暗程度与光的波长有关，波长较短的光会产生更密集的条纹；2. 干涉条纹的亮度与两个缝的间距有关，间距越大，条纹越稀疏；3. 干涉条纹的形态与观察屏幕的距离有关，距离越远，条纹越窄；4. 干涉条纹的间距与两个缝的间距和观察屏幕的距离有关，间距与屏幕距离之比越大，条纹越稀疏。
二、单缝衍射单缝衍射是指当一束平行光通过一个狭缝时，光波会发生弯曲和扩散现象，从而在屏幕上形成一张明暗交替的衍射图样。
单缝衍射的衍射图样遵循以下规律：1. 衍射图样中心的亮度最高，呈圆形；2. 衍射图样向两侧逐渐暗淡，形成一系列明暗交替的环状条纹；3. 衍射图样的直径与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，图样越宽；4. 衍射图样的明暗交替条纹与观察屏幕的距离有关，距离越远，条纹越窄。
三、双缝干涉与单缝衍射的关系双缝干涉和单缝衍射都涉及到光波的干涉和衍射现象，但两者之间存在一定的区别：1. 双缝干涉主要考虑两个缝之间的干涉作用，结果形成一系列亮暗条纹；2. 单缝衍射主要考虑单个缝的光波发生衍射后的图样，在屏幕上形成一张明暗交替的衍射图样；3. 双缝干涉的条纹间距较为均匀，而单缝衍射的条纹呈现环状，中心亮度较高；4. 双缝干涉和单缝衍射都可以利用波动性质解释光的干涉和衍射现象，是波动光学的重要内容之一。
综上所述，双缝干涉和单缝衍射是光学中重要的干涉和衍射现象，它们展示了光波的波动性质和波动光学的基本原理。
通过研究这两种现象，可以更深入地了解光的行为规律，并在实际应用中发挥一定的作用。
广西专版新教材高中物理第4章光5光的衍射课件新人教版选择性必修第一册
学以致用 如图所示的4幅明暗相间的条纹图样,分别是红光、蓝光各 自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光 各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。 则下面的四幅图从左到右排列,亮条纹的颜色依次是( )
A.红 黄 蓝 紫 B.红 紫 蓝 黄 C.蓝 紫 红 黄 D.蓝 黄 红 紫 答案:B
2.我们经常看到,路边施工处总挂有红色的灯,除了红色光容 易引起人们的视觉反应外,这样做的另一个重要的原因是
() A.红光比其他可见光更容易发生衍射 B.红光比其他可见光更容易发生干涉 C.红光比其他可见光频率更大 D.红光比其他可见光在玻璃中的折射率小 答案:A
解析:红色光的波长较长,频率较小,所以比其他可见光更容易 发生衍射,故选项A正确,C错误。只要频率相同、相位差恒定、 振动方向相同,均能发生干涉现象,故选项B错误。频率越大, 折射率越大,可见光中红光频率最小,折射率最小,但挂红灯的 原因不是折射率小,故选项D错误。
课前·基础认知
一、光的衍射 1.衍射现象。 光能够绕过障碍物而到达“阴影”区域的现象。 2.产生明显衍射现象的条件。 障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候。 3.单缝衍射的条纹特点。 (1)中央条纹为亮条纹,离中心条纹越远,亮条纹的宽度越窄, 亮度越暗。 (2)狭缝越窄,中央亮条纹越暗。
微判断1.光的衍射说明光不能沿直线传播。( × ) 2.阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成 的。( × ) 3.隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色的光芒,是光的 干涉现象。( × ) 4.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。( × ) 5.衍射现象中也有干涉的成分。( √ )
典例剖析 (多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是( ) 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 答案:ACD
光的颜色 色散
前表面 后表面
现象解释
光程差为半波长的偶数倍， 形成亮条纹。
光程差为半波长的奇数 倍，形成暗条纹。
1、现象：若单色光照射，形成 明暗相间的条纹，由于重力作用， 上面疏，下面密；若是白光照射， 则形成彩色条纹。
2、成因：薄膜两表面反射的光互 相叠加发生干涉现象。
生活中我们常见光的薄膜干涉现象
肥皂泡呈彩色 水上的油膜呈彩色 昆虫的翅膀呈彩色 某些金属的表面呈彩色 压紧两块小玻璃片可看到彩色环
光的干涉在技术上的应用
(1)利用光的干涉法检查平整度
在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄 片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层 。用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面反射的光发生 干涉。空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波 叠加时相互加强或削弱的情况也相同。所以，如果被测平面是 平整的，干涉条纹就是一组平行的直线。如果干涉条纹发生弯 曲，就表明被测平面不平。
（填"明"、"暗"）
例4、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是
否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的
干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？
A、a的上表面和b的下表面 B、a的上表面和b的上表面
C
C、a的下表面和b的上表面
D、 a的下表面和b的下表面
例5、如图所示，一束白光以较大的入射角射到 三棱镜的一侧面上，从三棱镜的另一侧面射出， 在屏上形成从红到紫的彩色光带.光入射角逐渐减
⑵、色散的产生的原因
①白光是由各种单色光组成的，光在折射过程中发 生了色散
②棱镜对波长 不同的光折射率n不同， 越小，n越大
③在同一种介质中，不同波长的光波传播速度不同， 波长越短，波速越慢
2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-4讲义：第5章 光的波动性3
3光的衍射与偏振激光[学习目标] 1.知道光产生明显衍射现象的条件，了解几种不同衍射现象的图样.2.能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析.3.认识光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别，能用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现象.5.了解激光的特性及应用．一、光的衍射[导学探究]让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑现象的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？答案大约0.4 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱．会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环．[知识梳理]1．光的衍射光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播方向，在屏上散开到相当大的范围，这种现象叫做光的衍射．2．衍射图像(1)定义：衍射时产生的明暗条纹或光环．(2)单缝衍射图像的特点①单色光：中央有一条较宽较亮的条纹，两边是对称而明暗相间的条纹，亮条纹的强度向两边很快减弱．②白光：中央是一条白条纹，两边是很快减弱的彩色条纹．(3)圆孔衍射图像的特点①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的不等距(填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，环亮度越低．②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．(3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象①在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．②图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环．3．光的衍射现象进一步证明了光具有波动性．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)衍射条纹图样是光波相互叠加的结果．(√)(2)平时很难观察到光的衍射现象是因为一般的障碍物或缝比光波的波长大很多的缘故．(√)(3)白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹．(×)(4)光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射．(√)(5)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、光的偏振[导学探究] 1．取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板．分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图1甲、乙所示)．如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)．这两种现象说明什么？图1答案当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，反之则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．2．如图2所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？图2答案会看到在旋转Q时光的亮度发生变化．偏振片的作用类似于导学探究1中狭缝的作用，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过．当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q.[知识梳理]1．线偏振光：如果光振动的方向限在一个平面，这种光叫线偏振光．2．自然光：通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、振动方向不同而互不相干的线偏振光组成的，称为自然光．3．光的偏振现象进一步证实光是横波．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同．(×)(2)自然光通过偏振片后成为偏振光．(√)(3)如果偏振片的透振方向与偏振光的振动方向垂直，偏振光不能透过偏振片．(√)三、激光[导学探究]激光作为一种人造光源在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮(如图3所示)等．激光的应用如此广泛，激光到底具有哪些特性？图3答案相干性强、平行度好、亮度高．[知识梳理]激光的特点及应用[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)激光是自然界普遍存在的一种光．(×)(2)用激光做双缝干涉实验这是应用了激光具有高度的相干性的特点．(√)(3)激光精确测距利用激光的平行度好的特点．(√)(4)激光切割利用激光平行度好的特点．(×)(5)全息照相利用了激光的相干性强的特点．(√)一、光的衍射1．衍射现象是否明显方面：入射光波长越大，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显．2．衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小．例1 (多选)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( )A ．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B ．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C ．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D ．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽答案 ACD解析 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以A 、C 正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距会变宽，B 错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距会变宽，D 正确．二、单缝衍射与双缝干涉的比较1．不同点(1)产生条件⎩⎪⎨⎪⎧单缝衍射：只要狭缝足够小双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加 (2)图样⎩⎪⎨⎪⎧ 单缝衍射的图样是中央为最宽最亮的亮条纹， 两侧亮条纹变暗变窄双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹2．相同点 (1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果．(2)都是波特有的现象，表明光是一种波．例2如图4所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()图4A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫答案 B解析双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅图为紫光的衍射图样．区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄．(2)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗．三、光的偏振1．当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片．2．当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间．例3如图5所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()图5A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变答案 C解析白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当P旋转时，只有与Q的透振方向一致时才有光透过Q，因此B点光的强度有变化，选项C正确．四、激光的特点和应用1．激光加工、激光医学(强度大、能量高度集中)．2．激光雷达测距、测速、光盘(方向性好，结合多普勒效应)．3．激光全息照相、激光检测(相干性好)．4．激光通信(覆盖波段宽而且可调谐)．例4关于激光的应用问题，下列说法中正确的是()A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的B．光驱内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光相干性好的特点C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点答案 C解析由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误．光驱内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好，B错误．医学中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确．激光测距雷达利用的是激光的平行度和方向性好的特点，D 错误．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，衍射现象越明显答案 B解析单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项A错；入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项B对，选项C、D错．2．(多选)如图6所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列判断正确的是(图中黑色表示亮条纹)()图6A．甲为单缝衍射的图样B．乙为双缝干涉的图样C．甲为双缝干涉的图样D．乙为单缝衍射的图样答案AB解析双缝干涉图样的条纹间隔是均匀的，单缝衍射的条纹是中间宽、两侧逐渐变窄，由此可见选项A、B正确．3．(多选)鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图7所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是()图7A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α答案ACD解析自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；若将A或B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于α，故C、D都正确．4．(多选)下列说法正确的是()A．激光可用于测距B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D．激光可用于全息照相，有独特的特点答案ACD解析激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，选项A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，选项B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，选项D正确；由于激光亮度高、能量大，在切割皮肤的同时，也能杀灭细菌，所以选项C正确．一、选择题1．关于衍射现象，下列说法正确的是()A．泊松亮斑是光的衍射现象B．当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的衍射现象C．缝的宽度越小，光的传播路线越接近直线D．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象答案 A2．(多选)用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是()A．游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察B．游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯C．狭缝由0.5 mm宽度缩小到0.2 mm，条纹间距变宽，亮度变暗D．狭缝由0.5 mm宽度扩展到0.8 mm，条纹间距变宽，亮度变暗答案BC解析当游标卡尺狭缝平行于日光灯，狭缝远离日光灯时，眼睛应靠近狭缝进行观察，观察到平行于日光灯的彩色条纹，且中央为白色条纹，A错误，B正确；狭缝越小，衍射现象越明显，即条纹间距变宽，但亮度变暗，C正确，D错误．3．在一次观察光衍射的实验中，观察到如图1所示的清晰的明暗相间图样(黑线为暗条纹)，那么障碍物应是()图1A．很小的不透明的圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板答案 D解析由图可知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，且越向外，圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故选项D正确；有的同学误选为A，要注意很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在阴影区的边缘有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的．4．在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的()A．强度大B．方向性好C．相干性好D．覆盖波段宽且可调谐答案 C解析频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光具有高度的相干性，通过双缝时能够得到两束相干光．故本题的正确答案是C.5．(多选)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空．激光火箭利用了激光的()A．单色性好B．平行度好C．高能量D．相干性好答案BC解析由于激光站与火箭相距较远，为了减少能量损失，必须要求激光具有很好的平行度，同时利用激光的高能量特点．6．(多选)以下说法中正确的是()A．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性B．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物D．普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息答案ACD7．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答案 D解析光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都是光波叠加的结果，白光的干涉条纹是彩色的，白光的衍射条纹也是彩色的，只是条纹间距特点及亮度特点不同而已．8．(多选)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图2所示．激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则()图2A．这是利用光的干涉现象B．这是利用光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了答案BD解析由图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)条纹间距变宽，B、D选项正确．9．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图3的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()图3A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d答案 D解析单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样．10．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯前面，有光通过，如果将其中一片旋转180°，在旋转过程中可能会产生哪种现象()A．透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零B．透过偏振片的光强先增强，然后减小到非零的最小值C．透过偏振片的光强在整个过程中都增强D．透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强答案 D解析旋转其中一个偏振片时，根据两个偏振片的透振方向平行时光强最强，透振方向垂直时光强最弱的原则，可知旋转其中一个偏振片时，光强的变化可能出现先增强，再减弱，然后又增强的现象，也可能出现先减弱，后增强，再减弱的现象．11．在拍摄日落时分水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是() A．减弱反射光，从而使景物的像清晰B．增强反射光，从而使景物的像清晰C．增强透射光，从而使景物的像清晰D．减弱透射光，从而使景物的像清晰答案 A解析让偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，减弱进入镜头的反射光，使水下景物的像清晰．12．(多选)光的偏振现象说明光是横波，下列现象中能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光线是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，可以使景象更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案ABC解析自然光通过第一个偏振片后形成单一振动方向的偏振光，再通过第二个偏振片时，若偏振片的透射方向与此偏振光的振动方向垂直，则无光透过第二个偏振片，若二者平行则透射光最强，故选项A反映了光的偏振现象；一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线垂直时，反射光线和折射光线都是偏振光且偏振方向垂直，选项B反映了光的偏振；拍摄水中景物或玻璃橱窗中景物时，由于水或玻璃表面反射光较强，使所拍摄景物不清晰，在照相机镜头前装上偏振片，使其透振方向与反射光的偏振方向垂直，可以有效防止反射光进入照相机，从而使所拍景象更清晰，选项C反映了光的偏振；通过手指间的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象．二、非选择题13．使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列________．A．圆形光斑B．明暗相间的彩色条纹C．变暗消失D．正方形光斑E．正方形光斑由大变小答案DEABC解析由于光的波长很短，因此当孔很大时，不会发生明显的衍射现象，此时可看作光是近似沿直线传播的，在屏上得到孔的影；当孔继续减小时，虽不能使光发生明显的衍射现象，但可以在屏上得到太阳的像，即小孔成像；孔再继续减小时，光开始发生明显的衍射现象，出现明暗相间的彩色条纹；孔进一步减小直到闭合时，由于穿过孔的光减小而使光线变暗直至消失．14．如图4所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片．图4(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系．(2)试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因．答案(1)越来越小(2)见解析解析(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由照片甲到照片丁，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由甲到丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小．(2)照片丁中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光叠加后，中央条纹即为白色．。
第十三章 5、6同步讲义
5光的衍射6光的偏振一、光的衍射[导学探究]让一束激光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑现象的变化．缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距越小时，条纹有什么变化？用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？答案大约0.4 mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱．会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环．[知识梳理]对光的衍射的认识1．光的衍射当光照射到孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象，叫做光的衍射现象．2．光产生明显衍射现象的条件当障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，就会产生明显的衍射现象．3．衍射图样的特点(1)单缝衍射图样的特点：①中央条纹亮而宽，两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱．②光的波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大．③白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹．(2)圆孔衍射图样的特点：①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的不等距(填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越低．②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．(3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象①在单色光传播途中，放一个较小的不透光的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．②图样特点：中央是一个亮斑，圆形障碍物阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环．二、光的偏振[导学探究]1．取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板，分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图1甲、乙所示)．如果将这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)．这两种现象说明什么？图1答案当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行，则机械波能透过狭缝传播，反之则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．2．如图2所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？图2答案会看到在旋转Q时光的亮度发生变化．偏振片的作用类似于狭缝的作用，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过．当偏振片Q 与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q. [知识梳理]对偏振现象的认识1．自然光和偏振光(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光．(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动的光叫偏振光．平时看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光，自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化．2．偏振片和透振方向偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫做“透振方向”．3．光的偏振现象表明光是一种横波．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)衍射条纹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)横波和纵波都能产生偏振现象．(×)(4)自然光通过偏振片可以获得偏振光．(√)一、光的衍射1．衍射现象是否明显方面：入射光波长越长，障碍物、小孔和狭缝的尺寸越小，衍射现象越明显．2．衍射条纹的亮度方面：小孔和狭缝的尺寸越小，衍射条纹的亮度越小．例1 关于光的衍射现象，下列说法正确的是( )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白黑相间的直条纹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，不存在光的衍射答案 AC解析 红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，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． 针对训练1 观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm 逐渐增大到0.8 mm ，看到的现象是( )A ．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B ．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C ．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D ．以上现象都不会发生答案 A解析 由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题是将缝调宽，现象向相反的方向变化，故选项A 正确，B 、C 、D 错误．二、单缝衍射与双缝干涉的比较1．不同点(1)产生条件⎩⎪⎨⎪⎧单缝衍射：只要狭缝足够小双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加(2)图样⎩⎪⎨⎪⎧ 单缝衍射的图样中央为最宽最亮的亮条纹，两侧的条纹变暗变窄，条纹间距不相等双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹2．相同点 (1)都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果．(2)都是波特有的现象，表明光是一种波．例2 如图3所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( )图3A ．红黄蓝紫B ．红紫蓝黄C ．蓝紫红黄D ．蓝黄红紫答案 B解析 双缝干涉条纹平行等距，且波长越长，条纹间距越大，而红光波长比蓝光波长长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅图为紫光的衍射图样．区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法1．根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄．2．根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹到两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗．针对训练2 如图4(a)所示是做双缝干涉实验的示意图．先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b 缝．若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则( )图4A．完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹B．完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹C．完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹D．完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹答案AD解析题图(b)中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样，再根据条纹宽度的有关因素分析即可．题图(c)为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹，再根据条纹宽度的有关因素进行分析即可．操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确；操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知D正确．三、光的偏振1．当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片．2．当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，则仍会有部分光透过偏振片，只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间．例3如图5所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则()图5A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮答案BD解析自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，故A错；它通过偏振片A后，即变为偏振光，故B对；设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮，故C 错；以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处将看到光亮，故D对.1．(光的衍射)对光的衍射现象的定性分析，正确的是()A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论答案ABC解析根据光的衍射现象的定义可知选项A正确；衍射图样中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项C正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误．2．(光的衍射)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收缩变小直到闭合时，则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)是() A．三角形光斑倒立的烛焰明暗相间的圆环B．三角形光斑圆形光斑倒立的烛焰C．倒立的烛焰圆形光斑明暗相间的圆环D．三角形光斑明暗相间的圆环倒立的烛焰答案 A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．3．(单缝衍射与双缝干涉的比较)(2017·宁波效实中学高二第二学期期中)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰．如图6所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是()图6A．做单缝实验时，光强分布如图乙所示B．做单缝实验时，光强分布如图丙所示C．做双缝实验时，光强分布如图乙所示D．做双缝实验时，光强分布如图丙所示答案AD4．(光的偏振)(2017·嘉兴一中高二第二学期期中)让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，如图7所示，此时可在屏上看到明显的亮光．以光的传播方向为轴旋转下列仪器，最有可能看到操作前后因透射光的强度发生变化，引起光屏亮度改变的是()图7A．沿光的传播方向看P顺时针转动90°B．沿光的传播方向看P顺时针转动180°C．沿光的传播方向看光源顺时针转动90°D．沿光的传播方向看光屏顺时针转动180°答案 A一、选择题考点一光的衍射1．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽答案ACD解析当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越宽，黄光波长大于绿光波长，所以A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距越宽，B错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距会变宽，D正确．2．沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下()A．只有波长较短的一部分光才能到达地面B．只有波长较长的一部分光才能到达地面C．只有频率较高的一部分光才能到达地面D ．只有频率较低的一部分光才能到达地面答案 BD解析 根据光发生明显衍射现象的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光能到达地面，据λ＝c f知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故选项B 、D 正确． 3.(2018·金华高二检测)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图1所示．激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则( )图1A ．这是利用光的干涉现象B ．这是利用光的衍射现象C ．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D ．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了答案 BD解析 由题图图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)条纹间距变宽，B 、D 选项正确．4．某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为0.05 mm 的窄缝，进行光的衍射实验，如图2所示，则他在光屏上看到的条纹是( )图2答案 B解析 单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍射条纹也是水平的，B对．考点二单缝衍射与双缝干涉的比较5．关于衍射，下列说法中正确的是()A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B．双缝干涉中也存在着光的衍射现象C．一切波都很容易发生明显的衍射现象D．影子的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实答案AB6．如图3所示，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹(图中阴影表示亮条纹)，则()图3A．图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹C．双缝间距越小，对应条纹间距越大D．照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大答案 C解析根据单缝衍射条纹间距不等，而双缝干涉条纹间距相等，则有题图c表示双缝干涉条纹，题图d表示单缝衍射条纹，故A错误；根据发生明显衍射现象的条件可知，当单缝S越窄时，越容易观察到对应的明暗条纹，故B错误；在双缝干涉中，干涉条纹的间距Δx＝ldλ，由公式可得，条纹间距与波长λ、缝与屏之间的距离l成正比，与双缝间的距离d成反比，故C正确，D错误．7．一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些B．与原来不同的明暗相间的条纹，而中央亮条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的亮条纹D．无条纹，只存在一片红光答案 B8．(2017·嘉兴一中高二第二学期期中)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图4的四幅图中属于光的单缝衍射图样的是()图4A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d答案 D解析单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b、d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样．考点三光的偏振9．如图所示，一束自然光通过起偏振器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏振器上用箭头表示其透振方向)()答案ABD解析自然光通过起偏振器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏振器的透振方向平行时能够通过，垂直时不能通过，所以A、B、D正确．10．光的偏振现象说明光是横波，下列现象中能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光线是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，可以使景象更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案ABC解析自然光通过第一个偏振片后形成单一振动方向的偏振光，再通过第二个偏振片时，若偏振片的透振方向与此偏振光的振动方向垂直，则无光透过第二个偏振片，若二者平行则透射光最强，故选项A反映了光的偏振特性；一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线垂直时，反射光线和折射光线都是偏振光且偏振方向垂直，选项B反映了光的偏振特性；拍摄水中景物或玻璃橱窗中景物时，由于水或玻璃表面反射光较强，使所拍摄景物不清晰，在照相机镜头前装上偏振片，使其透振方向与反射光的偏振方向垂直，则能有效防止反射光进入照相机，从而使景象更清晰，选项C反映了光的偏振特性；选项D中通过手指间的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象．11．(2017·宁波市效实中学高二期中)利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关．将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量．如图5所示，S是自然光源，A、B 是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是()图5A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于θD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于θ答案ACD12．如图6所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏振器和检偏振器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是()图6A．到达检偏振器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏振器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C．到达检偏振器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D．到达检偏振器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小答案 B解析根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方向变化越大，起偏振器和检偏振器的透振方向是相同的，光从光纤中通过时振动方向变化越大，透过检偏振器的光强度就会越小，所以光接收器接收的光强度也就会越小，因此选项B正确．二、非选择题13．(综合考查)某同学自己动手制作如图7所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：图7(1)该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于______________产生的．(2)移去A后，遮住缝S1或缝S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑，出现以上实验结果的主要原因是______________________________________．(3)若光通过缝S1或缝S2后在C上依次出现如图8甲、乙、丙、丁所示条纹，说明了什么？________________________________________________________________________.图8答案(1)光的衍射(2)双缝S1、S2太宽(3)缝S1或缝S2越来越窄解析(1)移去B后只剩下单缝，故发生单缝衍射现象形成条纹，故此条纹是由于光的衍射产生的．(2)没有出现明暗相间的条纹而只出现一个窄亮斑，说明衍射现象不明显，故主要原因是双缝S1、S2太宽．(3)从四张单缝衍射图样可以看出，由题图甲到题图丁，衍射现象越来越明显，说明缝S1或S2越来越窄．。
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区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
1．根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄．
2．根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄．
3．根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗．
例题
1．奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图7所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．
图7
(1)偏振片A的作用是___________________________________________________．
(2)偏振现象证明了光是一种________．
(3)以下说法中正确的是()
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD
2．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()
A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失
B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失
D．由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失
答案D
解析当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失，所以只有D正确．。