2012版练习册-下5光的衍射和偏振(15-18)
光的干涉衍射和偏振（含答案）
光的⼲涉衍射和偏振（含答案）第4课时光的⼲涉衍射和偏振【导学⽬标】1?掌握光的⼲涉现象产⽣的条件，特别是双缝⼲涉中出现明暗条纹的条件及判断⽅法2掌握光产⽣明显衍射的条件，以及衍射与⼲涉现象的区别 3掌握光的偏振现象，了解偏振在⽇常⽣活中的应⽤.⼀、光的⼲涉［基础导引］1 ?在双缝⼲涉实验中，光屏上某点P到双缝S i、S2的路程差为7.5× 10「7 m,如果⽤频率6.0× 1014 HZ的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹.2?描绘地势⾼低可以⽤等⾼线，描绘静电场可以⽤等势线，薄膜⼲涉条纹实际上是等厚线，同⼀⼲涉条纹上各个地⽅薄膜的厚度是相等的?利⽤光的⼲涉检查平整度时，观察到了⼲涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的⾛向，因⽽不难判断被检测平⾯的凹下或凸出的位置?为什么薄膜⼲涉条纹是等厚线？［知识梳理］1?双缝⼲涉：由同⼀光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 ____________ 的相⼲光波.屏上某点到双缝的路程差是__________________ 时出现亮条纹；路程差是半波长的____________ 时出现暗条纹?相邻的明条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与波长⼊双缝间距d及屏到双缝的距离I之间的关系为_________________ ?2 ?薄膜⼲涉：利⽤薄膜（如肥皂液薄膜）____________ 反射的光相遇⽽形成的?图样中同⼀条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度_________ ?特别提醒 1?只有相⼲光才能形成稳定的⼲涉图样.2?单⾊光形成明暗相间的⼲涉条纹，⽩光形成彩⾊条纹.⼆、光的衍射［基础导引］太阳光照着⼀块遮光板，遮光板上有⼀个较⼤的三⾓形孔?太阳光透过这个孔，在光屏上形成⼀个三⾓形光斑?请说明：遮光板上三⾓形孔的尺⼨不断减⼩时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理.［知识梳理］1 ?光__________________________________ 的现象叫光的衍射.2?发⽣明显衍射的条件：只有在障碍物的尺⼨⽐光的波长⼩或者跟波长相差不多的条件下，才能发⽣明显的衍射现象.3?泊松亮斑：当光照到不透光的⼩圆板上时，在圆板的阴影中⼼出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）?特别提醒 1?光的⼲涉、衍射和光的⾊散都可出现彩⾊条纹，但光学本质不同.2?区分⼲涉和衍射，关键是理解其本质，实际应⽤中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等⽅⾯加以区分.三、光的偏振［基础导引］市场上有⼀种太阳镜，它的镜⽚是偏振⽚.偏振⽚与普通的有⾊玻璃⽚相⽐有什么优点？安装镜⽚时它的透振⽅向应该沿什么⽅向？利⽤偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检测？［知识梳理］1偏振：光波只沿 _______________ 的⽅向振动，称为光的偏振.2. 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____________振动的光，⽽且沿各个⽅向振动的光波的____________ 都相同，这种光叫做⾃然光.3. _________________ 偏振光：在于传播⽅向的平⾯上，只沿某个特定⽅向振动的光，叫做偏振光.光的偏振证明光是________ ?⾃然光通过偏振⽚后，就得到了偏振光.特别提醒 1.⾃然光通过偏振⽚后，就变成了偏振光.2 .平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光考点⼀光的⼲涉【考点解读】1. 明暗条纹的判断⽅法(1) 单⾊光a.如图1所⽰，光源S i、S2发出的光到屏上 P点的路程差⼱⼀rι= k λk= 0,1,2,)时，光屏上出现明条纹.b .光的路程差⼔⼀rι= (2k+ 1)λ(k= 0,1,2,)时，光屏上出现暗条纹.(2) ⽩光：光屏上出现彩⾊条纹.(3) 中央条纹为明条纹.2. 双缝⼲涉是等间距的，相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正⽐(装置已确定的情况下).利⽤双缝⼲涉实验可测量光波的波长.3. 薄膜⼲涉(1) 如图2所⽰，竖直的肥皂薄膜，由于重⼒的作⽤，形成上薄下厚的楔形.(2) 光照射到薄膜上时，在膜的前表⾯AA'和后表⾯BB '分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.(3) 原理分析课堂探究?突破考点??JS听粪岡探究??律⽅屋图2①单⾊光a.在P1、P2处，两个表⾯反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍.Δr = nλn= 1,2,3,),薄膜上出现明条纹.b .在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δ等于半波长的奇数倍. Δ = (2n + 1)λ(n =0,1,2,3,),薄膜上出现暗条纹.②⽩光：薄膜上出现⽔平彩⾊条纹.4?薄膜⼲涉的应⽤⼲涉法检查平⾯如图 3所⽰，两板之间形成⼀楔形空⽓膜, ⽤单⾊光从上向下照射，如果被检平⾯是平整光滑的，我们会观察到平⾏且等间距的明暗相间的条纹；若被检平⾯不平整，则⼲涉条纹发⽣弯曲.【典例剖析】例1如图4所⽰，在双缝⼲涉实验中，S I和S2为双缝，P是光屏的⼀点，已知P点与S i、S2距离之差为2.1 × 10「6 m,分别⽤A、两种单⾊光在空⽓中做双缝⼲涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1) 已知A光在折射率为n= 1.5的介质中波长为4× 10「7 m；(2) 已知B光在某种介质中波长为 3.15 × 10「7 m ,当B光从这种介质射向空⽓时，临界⾓为37°(3) 若让A光照射S1, B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.跟踪训练1如图5所⽰，在双缝⼲涉实验中，已知SS I= SS2,且S2到光屏上P点的路程差Δr = 1.5 × 10「6 m.(1) 当S为λ= 0.6⼙的单⾊光源时，在 P点处将形成________ 条纹.(2) 当S为λ= 0.5⼙的单⾊光源时，在P点处将形成________ 条纹.(均选填“明”或“暗”)例2⽤某⼀单⾊光做双缝⼲涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m 处的光屏上，测得 5条亮纹间的距离为7.5 mm.求这种单⾊光的波长. 探究所得掌握条纹间距公式ΔX=d λ跟踪训练2薄膜⼲涉在科学技术上有很⼤应⽤?如图6甲是⼲涉法检查平⾯⽰意图，图⼄是得到的⼲涉图样，则⼲涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是______ .(选填“上凸”或“下凹”)Φ⼄图6考点⼆衍射与⼲涉的⽐较【考点解读】1. 衍射与⼲涉的⽐较图5Xs. 两种⽐较项⽬单缝衍射双缝⼲涉不条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等同条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距占⼋、亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点⼲涉、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特别提醒 1?⽩光发⽣光的⼲涉、衍射和光的⾊散都可出现彩⾊条纹，但光学本质不同.2 ?区分⼲涉和衍射，关键是理解其本质，实际应⽤中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等⽅⾯加以区分?2. ⼲涉与衍射的本质：光的⼲涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与⼲涉条纹的形成具有相似的原理?在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹. 【典例剖析】例3在杨⽒双缝⼲涉实验中，如果( )A ?⽤⽩光作为光源，屏上将呈现⿊⽩相间的条纹B ?⽤红光作为光源，屏上将呈现红⿊相间的条纹C ?⽤红光照射⼀条狭缝，⽤紫光照射另⼀条狭缝，屏上将呈现彩⾊条纹D ?⽤紫光作为光源，遮住其中⼀条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹跟踪训练3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7的四幅图⽚中属于光的单缝衍射图样的是A ? a 、C 考点三光的偏振【考点解读】 1.偏振光的产⽣⽅式(1)⾃然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振⽚观察⾃然光，第⼀个偏振⽚的作⽤是把⾃然光变成偏振光，叫起偏器?第⼆个偏振⽚的作⽤是检验光是否为偏振光，叫检偏器.(2)⾃然光射到两种介质的交界⾯上，如果光⼊射的⽅向合适，使反射光和折射光之间的夹⾓恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振⽅向相互垂直. 注意不能认为偏振⽚就是刻有狭缝的薄⽚，偏振⽚并⾮刻有狭缝，⽽是具有⼀种特征，即存在⼀个偏振⽅向，只让平⾏于该⽅向振动的光通过，其他振动⽅向的光被吸收了.2?偏振光的理论意义及应⽤IlC ? a 、dD ? b 、db(1) 理论意义：光的⼲涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波?光的偏振现象说明光波是横波.(2) 应⽤：照相机镜头、⽴体电影、消除车灯眩光等.【典例剖析】例4 (1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩⾊是__________ 现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩⾊是________ 现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩⾊是____________ 现象.(2) 凡是波都具有衍射现象，⽽把光看作直线传播的条件是________________________________要使光产⽣明显的衍射，条件是_____________________________________________________ ?(3) 当狭缝的宽度很⼩并保持⼀定时，分别⽤红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是__________________________________________________________________________ ?⑷如图8所⽰，让太阳光或⽩炽灯光通过偏振⽚P和Q,以光的传播⽅向为轴旋转偏振⽚P或Q,可以看到透射光的强度会发⽣变化，这是光的偏振现象，这个实验表明图8跟踪训练4光的偏振现象说明光是横波?下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A ?—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滤光⽚可以使景象更清晰D ?通过⼿指间的缝隙观察⽇光灯，可以看到彩⾊条纹分组训练?提升能⼒1. 关于光的⼲涉，下列说法中正确的是()A ?在双缝⼲涉现象⾥，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B ?在双缝⼲涉现象⾥，把⼊射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽C ?只有频率相同的两列光波才能产⽣⼲涉D ?频率不同的两列光波也能产⽣⼲涉现象，只是不稳定2. 双缝⼲涉实验装置如图9所⽰，双缝间的距离为 d ,双缝到像双缝俾屏屏线光源的距离为I ,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的⼲涉条纹?关于⼲涉条纹的情况，下列叙述正确的是()即学即综提升解題能⼒光的⼲涉A组A ?若将像屏向左平移⼀⼩段距离，屏上的⼲涉条纹将变得不清晰D ?⼲涉条纹保持原来状态不变B 组光的衍射和偏振 4?如图11所⽰，两光屏间放有两个偏振⽚，它们四者平⾏共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M 上的⼩孔照射到固定不动的偏振⽚P 上，再使偏振⽚ Q 绕轴匀速转动⼀周，则关于光屏N 上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（）太阳光r图11A. 光屏N 上光的亮度保持不变B. 光屏N 上光的亮度会时亮时暗C .光屏N 上有两条与偏振⽚ P 、Q 透振⽅向对应的亮线D .光屏N 上只有⼀条亮线随偏振⽚转动⽽转动5 ?⽤单⾊光通过⼩圆盘和⼩圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，贝U（）A ?⽤⼩圆盘时，图形中央是暗的，⽤⼩圆孔时，图形中央是亮的B ?⽤⼩圆盘时，图形中央是亮的，⽤⼩圆孔时，图形中央是暗的C ?两个图形中央均为亮点的同⼼圆形条纹D .两个图形中央均为暗点的同⼼圆形条纹课时规范训练（限时：30分钟）⼀、选择题1 .关于光的⼲涉现象，下列说法正确的是（）A .在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波⾕与波⾕叠加处，将出现暗条纹B .在双缝⼲涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C .把⼊射光由黄光换成紫光，两相邻明条纹间的距离变窄B ?若将像屏向右平移⼀⼩段距离，屏上仍有清晰的⼲涉条纹C ?若将双缝间距离 d 减⼩，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变⼩D .若将双缝间距离 d 减⼩，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增⼤ 3.⽤如图10所⽰的实验装置观察光的薄膜⼲涉现象?图（a ）是点燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图（b ）是竖⽴的附着⼀层肥皂液薄膜的⾦属丝圈，将⾦属丝圈在其所在的竖直平⾯内缓慢旋转，观察到的现象是A ?当⾦属丝圈旋转 30 °⼨⼲涉条纹同⽅向旋转 30 °B ?当⾦属丝圈旋转 45 °⼨⼲涉条纹同⽅向旋转 90 °3 (b)10C ?当⾦属丝圈旋转 60 °⼨⼲涉条纹同⽅向旋转 30 °。
《第5章 光的干涉、衍射和偏振》试卷及答案_高中物理选择性必修 第一册_2024-2025学年
《第5章光的干涉、衍射和偏振》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一束单色光通过两个狭缝后发生干涉，若若想在屏幕上得到明暗相间的干涉条纹，以下哪个条件是必须满足的？A、两个狭缝的间距必须大于光的波长B、两个狭缝的间距必须小于光的波长C、两个狭缝的间距必须等于光的波长D、两个狭缝的间距与光的波长成整数倍关系2、在双缝干涉实验中，如果波长为500nm的单色光在空气中发生干涉，两个狭缝间距为0.5μm，求观察到第一个暗条纹距离两个狭缝中心的距离。
3、一束单色光通过两个平行的狭缝后，在屏幕上形成干涉条纹。
若将其中一个狭缝的宽度稍微增大，则下列现象中不会发生的是：A. 干涉条纹的间距增大B. 干涉条纹的亮度增加C. 干涉条纹的对比度降低D. 干涉条纹的数目增加4、下列关于光的偏振现象的说法中，正确的是：A. 自然光在任何方向上的光振动强度都相等B. 偏振光的光振动方向总是垂直于传播方向C. 偏振片的作用是将自然光转换为偏振光D. 偏振光可以发生折射，但不会发生反射5、在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离减小，则观察屏上干涉条纹的变化为（）。
A、条纹间距变大B、条纹间距变小C、条纹间距不变D、条纹中心位置不变6、光的偏振现象直接说明了什么？A、光展示出了波动性B、光可以传播的介质C、光的波长特性D、光绕过障碍物传播的特性7、两束相干光的振动方向相互垂直，通过一个偏振片后，光的强度将变为原来强度的多少倍？（）A. 1/2B. 1/4C. 1/8D. 1/16二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列关于光的干涉现象，说法正确的是（）A、光的干涉现象是两列相干光相遇时产生的B、光的干涉条纹是等间距的C、光的干涉条纹的位置只取决于光的波长D、白光的干涉条纹是彩色条纹2、关于光的衍射现象，以下说法正确的是（）A、光的衍射现象只发生在光波遇到障碍物或通过狭缝时B、衍射条纹的间距与光的波长成正比C、光的衍射现象与光的偏振有关D、衍射条纹的亮度与光的强度有关3、以下哪些现象是光的干涉现象？( )A. 水面上油膜上的彩色花纹B. 镜子中的成像C. 雨后天空中的彩虹D. 激光束通过双缝后在屏幕上形成的条纹三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题一束单色光垂直照射到两个平行的狭缝上，形成衍射条纹。
高中物理第十三章光第5节光的衍射第6节光的偏振课下作业新人教版选修3_428
第5节光的衍射第6节光的偏振1．一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。
现在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，只是明条纹比原来暗些B．与原来不同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些C．只有一条与缝宽相对应的明条纹D．无条纹，只存在一片红光解析：本题中这束红光通过双缝时，产生了干涉现象，说明每一条缝宽都很窄，满足这束红光发生明显衍射的条件，这束红光通过双缝在光屏上形成的干涉图样的特点是：中央出现明条纹，两侧对称出现等间隔的明暗相间的条纹。
而这束红光通过单缝时形成的衍射图样的特点是：中央出现较宽的明条纹，两侧对称出现不等间隔的明暗相间的条纹，且距中央明条纹远的明条纹亮度迅速减小，所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少，本题正确选项是B项。
答案：B2．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，天气变黄发暗，这是由于这种情况下( )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．只有频率较大的一部分光才能到达地面D．只有频率较小的一部分光才能到达地面解析：据光明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，据λ＝c/f知，到达地面的光是频率较小的部分。
答案：BD3．对衍射现象的定性分析，不．正确的是( )A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象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解析：衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确。
光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的多的情况下，光才看做沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误。
光的衍射、偏振重修
(A) 2 m． (C) 0.5 m． (E) 0.1 m．
(B) 1 m． (D) 0.2 m．
答：［
b ］
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8 结束
例4:一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅 常数(a + b)为下列哪种情况时(a代表每条缝的宽 度)，k=3、6、9 等级次的主极大均不出现？ (A) a＋b=2 a． (B) a＋b=3 a． (C) a＋b=4 a． (A) a＋b=6 a． 答：［ b ］ 例 5: 对某一定波长的垂直入射光，衍射光栅的屏 幕上只能出现零级和一级主极大，欲使屏幕上出 现更高级次的主极大，应该 (A) 换一个光栅常数较小的光栅． (B) 换一个光栅常数较大的光栅． (C) 将光栅向靠近屏幕的方向移动． (D) 将光栅向远离屏幕的方向移动． 答：［ b ］
C
B
2 2 2
f
(3)各带产生的振幅相等. (4)所有带在P( )点的合振动
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2 结束
3. 单缝
a sin 明纹或暗纹角宽度
2 a si n ( 2k 1) 2
a si n 2k
k 1、 2、 3
I
si n k 1 si n k
4 结束
3.布儒斯特定律 i 自然光以任意角i 入射时, 反射和折射光一般都为部 分偏振光。 反射光: S 分量多， S ..... 折程度取决于入射角i，当i等于 某特定值i0时满足 n2 反射光是光振动垂直于 tani0 n21 入射面的完全偏振光。 n1
例 2:波长为 的单色平行光垂直入射到一狭缝上， 若第一级暗纹的位置对应的衍射角为 q=± / 6， 则缝宽的大小为 (A) / 2． (B) ． (C) 2． (D) 3 ． 答：[c]
2025年高考物理一轮复习专题精讲精练—光的干涉衍射和偏振 解析版
2025年⾼考物理⼀轮复习专题精讲精练—光的⼲涉、衍射和偏振（解析版）1.理解光的⼲涉现象，掌握双缝⼲涉中出现亮暗条纹的条件.2.理解光的衍射现象，知道发⽣明显衍射的条件.3.知道光的偏振现象，了解偏振在⽇常⽣活中的应⽤．考点⼀ 光的双缝⼲涉现象1．产⽣条件两列光的频率相同，振动⽅向相同，且具有恒定的相位差，才能产⽣稳定的⼲涉图样．2．杨⽒双缝⼲涉(1)原理图如图所⽰(2)亮、暗条纹的条件．①单⾊光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．②⽩光：光屏上出现彩⾊条纹，且中央亮条纹是⽩⾊(填写颜⾊)．③条纹间距公式：Δx＝λ.[例题1]（2024•深圳⼆模）1834年，洛埃利⽤单⾯镜同样得到了杨⽒⼲涉的结果（称洛埃镜实验）。
实验基本装置A．平⾯镜⽔平向左移动少许，Δx将变⼩B．平⾯镜竖直向下移动少许，Δx将变⼩C．光屏向左移动少许，Δx将变⼤D．点光源S由红⾊换成绿⾊，Δx将变⼤【解答】解：根据作图法可得下图，其中阴影部分为发⽣⼲涉的区域；光源直接发出的光和被平⾯镜反射的光实际上是同⼀列光，故是相⼲光，该⼲涉现象可以看作双缝⼲涉，双缝SS'之间的距离为d，则d＝2a，⽽光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离L，根据双缝⼲涉=L dλ可得：Δx=L 2aλA、平⾯镜⽔平向左移动少许，L与d不变，则Δx不变，故A错误；B、平⾯镜竖直向下移动少许，d增⼤，则Δx将变⼩，故B正确；C、光屏向左移动少许，L减⼩，则Δx将变⼩，故C错误；D、点光源S由红⾊换成绿⾊，Δx将变⼩，故D错误。
故选：B。
[例题2]（2024•⿊⻰江模拟）有a、b两束单⾊光从空⽓中平⾏照射在平⾏玻璃砖上，它们经玻璃折射后射⼊空⽓的A．在玻璃中传播时a光的速度较⼤B．在同⼀双缝⼲涉实验装置发⽣⼲涉时a光的⼲涉条纹间距较⼤C．从同⼀介质射向空⽓时a光发⽣全反射的临界⻆较⼩D．a光和b光频率相同【解答】解：AD、根据光路图知，a光的偏折程度⼤于b光的偏折程度，则a光的折射率⼤于b光的折射率，a光的v=cn，可知在玻璃中传播时a光的速度较⼩，故AD错误；B、在同⼀双缝⼲涉实验装置发⽣⼲涉时，根据相邻条纹间距公式：Δx=Ldλ，由于a光的频率⼤于b光的频率，a光C、根据全临界⻆公式：sinC=1n，可知从同⼀介质射向空⽓时，由于a光折射率较⼤，所以a光发⽣全反射的临界故选：C。
高考物理总复习光的干涉衍射和偏振
彩色
(2)条纹间距：Δx＝ λ，其中l是双缝到[9] 屏 的距离，d是[10]
离，λ是入射光的[11]
条纹.
双缝 间的距
波长 .
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第2讲
光的干涉、衍射和偏振
3. 薄膜干涉
(1)利用薄膜(如肥皂液薄膜)[12]
前后表面 反射的光叠加而形成的.图样中同一条
亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度[13]
条纹向左移动，A正确，BCD错误.
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第2讲
光的干涉、衍射和偏振
考点2
光的衍射和偏振现象
1. 光的衍射
(1)定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射.
(2)产生明显衍射的条件：只有当障碍物或孔的尺寸[18]
接近
波长还要小时能产生明显的衍射.对同样的障碍物，波长越[19]
象越明显；相对某种波长的光，障碍物越[20]
第2讲
光的干涉、衍射和偏振
3. [波与光综合考查/2023辽宁/多选]“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装
置，当轮船以设计的标准速度航行时， 球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，
两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力.下列现象的物理原理与之相同的是
[15]
2 倍，光在薄膜中的波长为λ.
在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出现[16] 明 条纹.
在Q处，Δr＝(2n＋1) (n＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现[17]
2
暗 条纹.
(4)应用：增透膜、检查平面的平整度.
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第2讲
光的干涉、衍射和偏振
1. 判断下列说法的正误.
16.2 光的干涉、衍射和偏振(练)--2023-2024年高考物理一轮复习讲练测(全国通用)(解析
专题16.2 光的干涉、衍射和偏振一、单选题1．下列有关光现象的说法中正确的是（）A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D．光的偏振现象说明光是一种纵波可知，则条纹间距变宽，选项B错误；C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确；D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。
故选C。
2．下列关于光的说法正确的是（）A．机械波能产生多普勒效应，而光波不能产生多普勒效应B．“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C．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D．做双缝干涉实验时，当两个狭缝到屏上某处的路程差是波长的奇数倍时该处出现暗条纹【答案】C【解析】A．机械波和光波都能产生多普勒效应，故A错误；B．“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方向性好的特点，故B错误；C．光波是横波，振动方向与传播方向垂直，一束自然光通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，导致偏振片的透振方向变化，则透射光的强度会发生变化，故C正确；D．从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时，出现亮条纹，为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，故D错误。
故选C 。
3．下列关于光的现象说法正确的是（ ）A ．“置钱碗底，远视若无，及盛满水时，则钱随水光而显见矣”，这句话讲的是光的全反射现象B ．“闻其声而不见其人”是因为光不能发生衍射C ．分别用黄光和蓝光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更宽D ．泊松亮斑的产生是因为光的偏振现象可知，用黄光时得到的条纹间距更宽，选项C 正确； D ．泊松亮斑的产生是因为光的衍射现象，选项D 错误。
故选C 。
二、多选题 4．水面下深h 处有一点光源S ，发出两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图所示，小圆内为由a 、b 两种单色光构成的复合光区域，环状区域只有a 光，小圆和大圆的半径分别为r 和R ，以下说法中正确的是（ ）A ．a 光在水中的折射率a n =B ．a 光和b 光在水中传播速度之比::R a b v v r =C ．用同一套装置做双缝干涉实验，b 光条纹间距更大D ．若光源竖直向上运动，两圆半径之差（R−r ）逐渐减小1R折射率故A 正确；B ．同理可求b 光折射率根据故B 错误；C ．a 光在水中传播的速度较大，则a 光的波长较长，根据用同一套装置做双缝干涉实验，a 光条纹间距更大，故C 错误；D ．a 光临界角的正切值b 光临界角的正切值若光源竖直向上运动，h 减小，两圆半径之差（R−r ）逐渐减小，故D 正确。
高中物理 第13章 光 56 光的衍射 光的偏振课时作业 新人教版选修34
5 光的衍射6 光的偏振A组(15分钟)1.对于光的衍射现象的定性分析,下列说法正确的是()A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象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沿直线传播的结论D.光的衍射现象说明了光具有波动性解析:光的干涉现象和衍射现象无疑说明了光具有波动性,而小孔成像说明光沿直线传播,而要出现小孔成像,孔不能太小,光的直线传播规律只是近似的,只有在光的波长比障碍物小很多的情况下,光才可以看成是直进的,所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,它们是在不同条件下出现的两种现象,故上述选项中正确的是A、B、D。
答案:ABD2.关于衍射光栅,下列说法中正确的是()A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B.衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D.透射光栅中未刻的部分相当于透光的狭缝解析:对于透射光栅来说,当光照到刻痕上时,由于光发生漫反射而不能透过,故选项C错误。
答案:ABD3.关于自然光和偏振光,下列观点正确的是()A.自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光却不能B.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光C.自然光只能是白色光,而偏振光不能是白色光D.自然光和偏振光都能使感光底片感光解析:振动沿各个方向均匀分布的光是自然光,而振动沿着特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射,所以选项A错误。
光的偏振现象并不罕见,除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光,都是偏振光,所以选项B错误。
光的颜色由光的频率决定,与光的振动方向无关,所以选项C错误。
自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底片感光,选项D正确。
答案:D4.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解析:衍射图样是复杂的光波的叠加现象,双缝干涉中光通过两个狭缝时均发生衍射现象,一般现象中既有干涉又有衍射。
高中物理 第十三章 光 第5节 光的衍射 第6节 光的偏振课后训练 新人教版选修34
第5节光的衍射第6节光的偏振1．纵波不可能产生的现象是( )A．偏振现象 B．反射现象C．折射现象 D．衍射现象2．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d3．光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不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像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹4．下列现象属于光的衍射现象的是( )A．雨后美丽的彩虹B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹C．光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑D．对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹5．一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亮暗相间的干涉条纹。
现将其中一个窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( ) A．与原来相同的亮暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B．与原来不相同的亮暗相间的条纹，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6．如图所示，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( )A．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7．用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在圆孔后面的光屏上各看到什么现象？(1)圆孔的直径为1 cm。
(2)圆孔的直径为1 mm。
(3)圆孔的直径为0.5 μm。
(单色光的波长约为5×10－7 m)8．如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。
光的干涉、衍射和偏振现象
而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越 明显，即中央条纹越宽越亮，而黄光波长比紫光波长长，则黄 光的中央条纹又宽又亮， 于是， 4 分别对应于紫光和黄光． 2、 综 上所述，1、2、3、4 四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、 蓝、黄．选项 B 正确．
【答案】 B
例 3
(2012· 江苏)如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置
【答案】 (1)是 上方 (2)下方 2.85 cm (3)蓝色
(4)6.3×10－7 m
二、光的衍射及偏振现象 规律方法 1．光的衍射现象是指光穿过小孔(或窄缝)或遇到障碍物 后，偏离直线传播的路径，绕到障碍物后面传播，使光照亮的 区域变大． 2．光的衍射现象证明光具有波动性，是一种波．
3．光的干涉、衍射现象的区分 可从以下三方面加以判断： (1)一束光通过窄缝(或小孔)或小的障碍物产生的现象为光 的衍射现象，而一束光通过相距很近的两条窄缝 (或两个小孔) 产生的现象为光的干涉现象． (2)从产生的图样分析： 衍射产生的图样是中央亮纹(或亮斑) 较宽较亮，两侧条纹逐渐变窄变暗；而干涉图样中，所有亮纹 亮度、宽度几乎相同． (3)熟记常见的几种干涉、衍射现象．如薄膜干涉(肥皂膜、 牛顿环、增透膜、水面上油膜呈彩色等)、双缝干涉；单缝(或 单孔)衍射、泊松亮斑等．
自我校对
①频率 ②相差 ③亮条纹 ④暗条纹 l ⑤dλ ⑥偏离直 ⑧亮 ⑭垂
线传播路径绕到障碍物后的阴影区 ⑨波动 ⑩一种波 直 ⑪某一特定
⑦小或相差不多 ⑬强度
⑫一切方向
⑮横波 ⑯偏振片
一、双缝干涉中明、暗条纹的分析 规律方法 1．两列光相遇叠加产生干涉的条件 (1)两束光的频率相同． (2)相位差恒定(包括同相位) 2．产生明、暗条纹的条件 (1)两列相干光的路程差等于波长的整数倍——明条纹． (2)两列相干光的路程差等于半波长的奇数倍——暗条纹．
高中物理 光的衍射、偏振、色散、激光 (提纲、例题、练习、解析)
光的衍射、偏振、色散、激光【学习目标】1．了解光的衍射现象及观察方法． 2．理解光产生衍射的条件．3．知道几种不同衍射现象的图样．5．知道振动中的偏振现象，偏振是横波特有的性质． 6．明显偏振光和自然光的区别．7．知道光的偏振现象及偏振光的应用． 8．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念． 9．理解薄膜干涉的原理并能解释一些现象．10．知道激光和自然光的区别． 11．了解激光的特点和应用．【要点梳理】 要点一、光的衍射 1．光的衍射现象当单色光通过很窄的缝或很小的孔时，光离开了直线路径，绕到障碍物的阴影里去，光所达到的范围会远远超过它沿直线传播所应照明的区域，形成明暗相间的条纹或光环． 2．产生明显衍射的条件障碍物的尺寸可以跟光的波长相近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射．对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显．由于波长越长，衍射性越好，所以要观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍射现象容易得多． 3．三种衍射现象和图样特征 (1)单缝衍射． ①单缝衍射现象．如图所示，点光源S 发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播，传播到光屏上的AB 区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA BB ''、区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象．要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已． ②图样特征．单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射．①圆孔衍射的现象．如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环．②图样特征．衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环．(3)圆板衍射．在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑．小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．4．衍射光栅(1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器．(2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量．(3)种类：⎧⎨⎩透射光栅反射光栅．5．衍射现象与干涉现象的比较种类项目 单缝衍射双缝干涉不同点产生条件 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 各相邻条纹间不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、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6．三种衍射图样的比较如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可见：(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的． (2)衍射条纹的间距不等．(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别：①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”；②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小，而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大；③乙图背景是黑暗的，丙图背景是明亮的．要点二、光的偏振 1．光是横波光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，但不能由此确定光究竟是横波还是纵波．要点诠释：电磁波是横波，电磁波中的电场强度E 和磁感应强度B 都与波的传播方向垂直．既然光是电磁波，也应该是横波，光的作用主要是由其电场强度E 引起的． 2．偏振现象(1)狭缝对横波、纵波的影响：如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，纵波都能自由通过狭缝；对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫做横波的偏振．如图所示．(2)横波独有的特征：偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波或是纵波．(3)光的偏振现象说明光波是横波．3．自然光和偏振光(1)自然光：从普通光源直接发出的自然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向．这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光．自然光介绍：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着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。
光的衍射和偏振 高二物理
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错误； 它通过偏振片A后，即变为偏振光，故B错误； 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，P点才无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮，故C错误； 以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光 的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故D正确.
丁是衍射图样，故A正确，B错误； 由公式Δx＝dl λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以形成甲图样的光的 波长比形成乙图样的光的波长长，故C错误；
形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D错误.
二、衍射光栅
1.构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件. 2.增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加. 3.种类：透射光栅和反射光栅.
1.(光的衍射)对光的衍射现象的定性分析，错误的是 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
1234
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.
1234
2.(单缝衍射与双缝干涉的比较)如图(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， 红光波长大于蓝光波长，则 A.完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且
《6. 光的衍射与偏振》(同步训练)高中物理选择性必修第一册_教科版_2024-2025学年
《6. 光的衍射与偏振》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一束单色光垂直射到一个单缝上，观察到屏幕上第一级暗纹的位置距离缝中心的距离是2mm，如果缝的宽度为0.2mm，那么该单色光的波长是多少？选项：A. 400nmB. 200nmC. 100nmD. 50nm2、两束相干光分别入射在一块偏振片前后，保持偏振片的相对位置不动，观察光强度的变化。
以下说法正确的是：选项：A. 两束光的光强不变B. 光强减弱C. 光强增强D. 光强先增加后减少3、在双缝干涉实验中，若将入射光的波长增加到原来的两倍，同时保持双缝间距不变，屏幕上的干涉条纹间距将发生怎样的变化？A. 增加到原来的两倍B. 减少到原来的一半C. 增加到原来的四倍D. 保持不变4、一束自然光经过偏振片后，光强变为原来的一半。
如果再经过一个与其垂直的偏振片，光强将变为：A. 原来的四分之一B. 原来的二分之一C. 原来的四倍D. 原来的八倍5、在单缝衍射实验中，当单缝宽度逐渐变小时，屏幕上的衍射条纹会如何变化？A. 条纹变宽，亮度减弱B. 条纹变宽，亮度增强C. 条纹变窄，亮度减弱D. 条纹变窄，亮度增强6、关于偏振光，下列说法中正确的是：A. 一切自然光都是偏振光B. 光强相同的情况下，自然光和偏振光形成的干涉图样是相同的C. 普通光经过偏振片后，一定会成为偏振光D. 通过两个偏振片，观察到光线较强，则这两个偏振片的偏振化方向一定相互垂直7、以下哪种现象可以说明光具有波动性？A. 光的直进性B. 光的反射C. 光的折射D. 光的衍射二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列现象中，属于光的衍射现象的有：A、水面上的油膜形成的彩色条纹B、通过狭缝看到的太阳光形成的明暗相间的条纹C、透明塑料薄膜表面观察到的彩色图案D、在水面上的肥皂泡形成的彩色条纹2、以下关于光的偏振的说法正确的是：A、自然光在任何方向上振动强度相同B、偏振光在传播过程中，振动方向不变C、光通过偏振片时，若入射光为自然光，则出射光强度将减弱D、马赫-曾德尔干涉仪可以用来检测光的偏振状态3、下列关于光的衍射现象的说法中正确的是（）。
光的衍射和偏振
例1 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为 D 3mm, 而在可见光中，对人眼最敏感的波长为550nm，问
（1）人眼的最小分辨角有多大？ （2）若教室黑板上写有一等于号“＝”，在什么情况下，距 离黑板L=10m处的学生才不会因为衍射效应，将等于号“＝”看 成减号“－”? 解（1） 0 1.22 （2）
11-6 光的衍射
回顾
机械波、电磁波的衍射现象
波在传播过程中, 遇到障碍物后不沿直线传播而向各方向绕 射的现象. 衍射现象与波长有关，只有当障碍物线度和波长接近时， 衍射现象才明显地表现出来. 声波波长：几十米； 超声波波长：几毫米； 无线电波：几百米； 微波：几毫米； 光波波长：4～7.5×10－5厘米.
入射光非垂直入射时
Δ BC DB b(sin sin )
中央明纹:
Δ0
A
C
(中央明纹向下移动)
b
D
Δ BC DA b(sin sin )
B
中央明纹:
Δ0
A
D
(中央明纹向上移动)
C
其他条纹与中央明纹同样: 暗纹: b(sin sin ) k
一 光的衍射现象
光在传播过程中，当光的波长与障碍物尺寸相接近时， 光能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播
剃须刀片衍射
指缝衍射
二
惠更斯 — 菲涅尔原理
e
S
S
r
S ：t 时刻波阵面
P
*
S：波阵面上面元
(子波波源)
惠更斯指出：波面上各点可以看作子波的波源，
S 子波在 P 点引起的振动振幅 并与 有关 . r
15章-2012光的衍射作业答案解析
12.对应于单缝衍射第4级暗条纹，单缝处波 面可分成—8—个半波带。
三.计算题
1. 波长为5.0010-7 m的平行光垂直入射宽为1.0mm的 狭缝。缝后有一焦距为1.0m的薄透镜。求从衍射图形 中心点到下列各点的距离：
解：(1). 光栅常数：
由光栅方程：
得：
由缺级条件:
得: 所以，能观察到5条谱线：
题6图
（2）.斜入射光栅方程： 得
所以，最多能观察到第5级谱线
f
a
7.510-4 m
2.以波长400nm--760nm的白光垂直照射在光 栅上，在它的衍射光谱中，第二级和第三 级发生重叠，问第二级光谱被重叠的波长 范围是多少？
解：
设二级1与三级min重合对应的衍射角为
则有： (a b)sin 3min 21
故 1 3min / 2 600nm
K=3 K’=2
B.变宽，同时向下移动
L
C
a
C.变宽，不移动 D.变窄，同时向上移动
f y
x
8.在单缝夫琅和费衍射装置中，当把单缝
稍微上移时，衍射图样将（）
A.向上平移
B.向下平移
C.不动
D.消失
9.X射线射到晶体上，对于间距为d的平行点 阵平面，能产生衍射主极大的最大波长为 （）
A. d/4 B. d/2 C. d D. 2d
（1）第一级暗纹中心 （2）第一级明纹中心 （3）第三级暗纹中心
解：a 1.010-3 m 5.0 10-7 m
a sin
a
x f
k
( 2k
1)
粤教版高中物理 第六节 光的衍射和偏振 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 如图所示，水下光源S向水面A点发射一束复色光线，折射光线分成a，b两束，则下列说法正确的是（）A．在水中a光的速度比b光的速度小B．通过同一个单缝发生衍射时，b光中央条纹比a光中央条纹宽C．若a、b两种单色光由水中射向空气时，a光的临界角较小D．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距2. 某同学利用如图所示的装置研究一些光学现象，下列关于该装置和相关现象的说法正确的是（）A．用激光作为光源主要是利用激光亮度高的特性B．若在缝屏上先、后安装偏振方向水平和竖直的偏振片，照射到光屏上的光强度一定不变C．若在缝屏上安装的是双缝，光屏上得到的是明暗相间等距的条纹，且增大双缝间距条纹变宽D．若在缝屏上安装的是单缝，光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，且单缝变窄条纹变宽3. 某研究性学习小组用激光束照射不同直径的圆孔和不透明圆板后，拍摄了许多屏上的图样，图甲和图乙是学习小组拍摄的图样中的两张，下列说法正确的是（）A．图甲为著名的“泊松亮斑”B．图甲和图乙都是光线照射到圆孔后的衍射图样，图甲中孔的直径较小C．图甲和图乙都是光线照射到圆板后的衍射图样，图乙中板的直径较小D．图甲是光线照射到圆孔后的衍射图样，乙图是光线照射到圆板后的衍射图样4. 以下说法中正确的是（）A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘B．光学镜头上的增透膜是利用了光的全反射现象C．水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡射向水中时发生了全反射的缘故D．让红光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光5. 下列说法正确的是（）A．双缝干涉时，双缝间距越小，干涉条纹间距越小；波长越短，干涉条纹间距越大B．在城市交通中，红灯表示禁止通行，因为除了红光容易引起人们的视觉注意以外，红光更容易衍射C．泊松亮斑是光通过圆孔发生衍射时形成的D．水池底部装有不同颜色的彩灯，紫光看起来最深6. 下列说法正确的是（）A．泊松亮斑是由光的干涉现象造成的B．阳光下肥皂泡呈现彩色条纹是由光的衍射现象造成的C．在空房间讲话，会感到声音比在野外响是由波的衍射现象造成的D．疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是因为发生了多普勒效应7. 如图所示，△OMN为等腰三角形玻璃棱镜的横截面，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于底边M射入棱镜，a、b两种单色光的反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（）A．a光的折射率大于b光的折射率B．a光的波长小于b光的波长C．在玻璃棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度D．用a、b两束光分别照射同一狭缝，a光衍射现象更明显8. 如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是（）A．图为干涉图样B．图为衍射图样C．只减小狭缝宽度，中央亮纹宽度会变窄D．当狭缝宽度调到很窄时，中央亮条纹亮度升高9. 雨后彩虹是一种光学现象。
光的衍射、偏振
2、发生明显衍射的条件是什么？
障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。
一、光的衍射
波长很短 4001、单缝衍射： 700nm 取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以 调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处 放一个像屏 ． 调节狭缝宽窄 光屏 激 光 束
光是一种横波
自然光射到两种介质的界面上， 如果光入射的方向合适，使反射 光与折射光之间的夹角恰好是 90°，这时，反射光和折射光就 都是偏振的，并且偏振方向互相 垂直。
五、偏振现象的应用
1、照相：
2、液晶显示
在不透明圆盘的阴影后面， 出现了一个亮斑。
二、衍射光栅 书61页
什么是衍射光栅，一般怎样制成的
三、横波的偏振现象
实验1： 甲图： 狭缝对绳波的 传播有无影响？
乙图： 狭缝对绳波的 传播有无影响？ 丙图： 双狭缝对弹簧 上的纵波的传播 有无影响？
1、偏振现象： 象绳波这样只能通过与振动方向平行的狭缝的 现象叫偏振现象。 2、偏振是横波的特征：
思考： 光是横波，还是纵波呢？
四、光的偏振
1、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 种光叫做自然光 。
2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后， 只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能 通过．也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂 直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振 动．这种光叫做偏振光．
3、通过第一个偏振片 的偏振光再通过第二个 偏振片（称为检偏器） 时，如果两个偏振片的 透振方向平行，那么， 通过第一个偏振光的振 动方向跟第二个偏振片 的透振方向平行，透射 光的强度最大．
2012版练习册-下5光的衍射和偏振(15-18)
D
D
（2）
1.22L l L m 1.06 103 ( m ) D
s1 * l s 2* L
m
m
d
f
2
17下4．用一架照相机在离地面2万米的高空拍摄地面 上的物体。如果要求它能分辨地面上0.1m的两点， 则照相机镜头的口径至少要多大？（设感光波长为 550nm） 解： 由 m 1.22 l
min
d
)]}
17下1．为什么天文望远镜物镜的通光孔径做得很大？ D 解： 由光学仪器的分辨本领： R 1.22
知：加大透光孔径能提高分辨本领。
17下2．通常情况下，人眼的瞳孔直径为3mm，求人眼 的最小分辨角。如果在黑板上画两条相距1cm的平行 线 ，问在距离黑板多远处恰好能分辨这两根直线？ 解：⑴
a(sin sin 300 )
中央明纹： 0 则：
300
x0 ftg 300 0.577(m)
30o
O
练习册16下 16下1．一衍射光栅，每厘米有2000条透光缝。每条透 光缝宽 a 2.5 104 cm ，在光栅后放一焦距为1m的 会聚透镜。现以λ=600nm的单色光垂直照射光栅，求： （1）透光缝a的单缝衍射中央明纹的宽度； （2）在上述宽度内光栅光谱线的条数。 （3）屏上实际出现的光栅光谱线的全部数目。 1.解： 单缝中央明纹宽度即单缝 ① x 2 f 两个一级极小区间 48(cm) a 1 102 ab 5 106 (m) ② 光栅常数 2000
min 400nm
km
max 760nm
2.63
d sin kmax
d sin900
能看到k=0, ±1，±2级的谱线，但0级未色散、 形成光谱，所以答案为：能看到4条完整谱线带，也 就是2级完整光谱。
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透镜焦距为1.0m，问：（1）此光栅能产生多少级完整
光谱？ (2)第一级光谱的线宽度为多少？
解： d 1cm 2106 m
5000
（1）取白光
min 400nm
max 760 nm
d sin kmax
d sin900
km max 2.63
能看到k=0, ±1，±2级的谱线，但0级未色散、
会聚透镜。现以λ=600nm的单色光垂直照射光栅，求：
（3）屏上实际出现的光栅光谱线的全部数目。
③
(a b)sin k
可能的最高级数出现在衍 射角趋近垂直方向上
km
d sin 900
8.3
最高可为±8 级，但由于偶数级条纹缺级，
故只可能看到：0,±1,±3, ±5, ±7共9 条。
练习册16下2.用波长为650nm 的平行单色光照射在每 厘米有4000条透光缝，每条透光缝宽为 1.25104 cm
解：① 由单缝衍射暗纹公式： a sin1 1
a sin2 22 因为重合，故 1 2 ， 所以 1 22
②
a sin1 k11 2k12 a sin2 k22
因 1 2，所以 2k12 k22 k2 2k1
即波长1的 1, 2, 3L 级与2的 2, 4, 6L各级重合。
练习册15下4.单缝的宽度为a=0.4mm，用波长
解：空气中：
x0
2 f
a
5.46nm
水中：
x0
2 f
na
4.11nm
变小。
练习册15下3.在某个单缝衍射实验中，光源发出 的光含有两种波长λ1和λ2，并垂直入射于单缝上。 假如λ1的第一级衍射极小与λ2的第二级衍射极小相 重合，试问：（1）这两种波长之间有何关系？
（2）在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是 否还有其他极小相重合？
1.解：①单缝中央明纹宽度即单缝两个一级极小区间x
2
f
48(cm)
a
② 光栅常数
a b 1 102 5 106(m) 2000
(a b)sin k
16下1 （2）在上述宽度内光栅光谱线的条数。
(a b)sin k
使用透镜
sin tan xk / f
单缝一级极小处对应的光栅衍射明纹级数
练习册15下1.衍射的本质是什么？干涉和衍射有 什么区别和联系？
衍射的本质：相干叠加 区别： 干涉——有限个相干波源的相干叠加 衍射——无限个相干波源的相干叠加 联系：都是相干叠加
练习册15下2.有一单缝，缝宽a=0.1mm，在缝厚放 一焦距为50cm的会聚透镜，用平行绿光（λ=546nm） 垂直照射单缝，求屏幕上中央明纹的宽度。如将此 装置浸入水中，中央明纹的宽度如何变化？（设水 的折射率为1.33）
2a
3.68(mm)
练习册15下4.单缝的宽度为a=0.4mm，用波长 589nm的单色光垂直照射，设透镜的焦距为1m，求， （3）如单色光以如图30°的入射角斜射到单缝处， 则此时的中央主极大距O点得距离为多少？
（3）： a(sin sin 300 ) 中央明纹： 0
300
则： x0 ftg300 0.577(m)
当上式取 + 号时有：
当上式取 - 号时有：
d k 3d
2
2
得： 1.92 k 5.77
故只能看到-1，0，1， 3，5共五条谱线.
3d k d
2
2
得： 5.77 k 1.92
故只能看到-5，-3，-1，
0，1共五条谱线。
所以： kmax 5
16下3．波长为600nm的单色光垂直入射在一光栅上，
第二级主极大出现在 sin 0.20 处，第4级缺级，
试问：（1）光栅上相邻两缝的间距是多少？ （2）光栅上狭缝的宽度有多大？
解：
（2） d k 4
（1）由：d sin k
a k k
有： d 6106 m
a kd 4
第4级缺级
a d 1.5106 m 4
16下4．用白光垂直照射到每厘米5000条缝的光栅上，
30o
O
练习册16下
16下1．一衍射光栅，每厘米有2000条透光缝。每条透
光缝宽 a 2.5104 cm ，在光栅后放一焦距为1m的
会聚透镜。现以λ=600nm的单色光垂直照射光栅，求： （1）透光缝a的单缝衍射中央明纹的宽度； （2）在上述宽度内光栅光谱线的条数。 （3）屏上实际出现的光栅光谱线的全部数目。
故只能看到 0,1,3 共五条谱线。
练习册16下2.用波长为650nm 的平行单色光照射在每
厘米有4000条透光缝，每条透光缝宽为 1.25104 cm 的衍射光栅上（2）若入射光与光栅平面法线成30°
入射，求观察到的光栅光谱线的最高级次。
d 2 故2的整数倍的明纹主极大缺级
a
（2） d (sin sin 300 ) k
形成光谱，所以答案为：能看到4条完整谱线带，也
就是2级完整光谱。
I
ab
0
一级光谱二级光谱三级光谱
sin
16下4．用白光垂直照射到每厘米5000条缝的光栅上， 透镜焦距为1.0m，问： (2)第一级光谱的线宽度为多 少？
（2） d sin1min min
d sin1max max
又x f (tg1max tg1min )
589nm的单色光垂直照射，设透镜的焦距为1m，求
（1）第一级暗纹距中心的距离，（2）第二级明纹
距中心的距离，（3）如单色光以如图30°的入射角
斜射到单缝处，则此时的中央主极大距O点得距离为
多少？
解：（1）暗纹：
x暗
f a
2k
2
x1
f
a
1.47(mm)
（2）明纹：
x明
f（2k 1）
a
2
x2
5 f
k (a b)xk 2 只能出现 0,±1。共3条
f
也可以考察缺级条件：
a
a
b
5 106 2.5 106
2
2 级缺！
（所以第2,4,6,8 ┄ 也缺级）
故单缝中央明纹区只能出现 0 级和±1 级 3 条
16下1．一衍射光栅，每厘米有2000条透光缝。每条透
光缝宽 a 2.5104 cm ，在光栅后放一焦距为1m的
的衍射光栅上，（1）若入射光垂直入射，求观察到 的光栅光谱线的全部数目， （2）若入射光与光栅平 面法线成30°入射，求观察到的光栅光谱线的最高级次。
解：d 1cm 2.5106 (m)
4000
且 d 2
a
2的整数倍的明纹 主极大缺级
（1） (a b)sin k
km
d sin 900
3.85