第四章第6节 光的衍射与偏振 第7节 激光 高中物理教科版选择性必修第一册（86页PPT）

(共86张PPT)
第四章 光及其应用
第6节 光的衍射与偏振
第7节 激光
___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 1.通过观察日常生活
中难以观察到的光的
衍射现象，理解发生
明显衍射的条件，理
解单缝衍射和双缝干
涉的区别.
___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2.通过实验观察绳上
的波的偏振，认识偏
振现象;能运用偏振知
识解释生活中的一些
常见光学现象.
3.了解激光的特性，
知道激光在日常生活
中的应用实例.
续表
情境导学
在不透明的屏上装上一个宽度可调的单缝.在单缝后适当距离处放一个光屏，用
红色激光照射单缝.当缝较宽时，在光屏上看到一条跟单缝宽度相当的亮线，把单缝
调到很窄时，屏上出现明暗相间的条纹，中间条纹最宽，越往两边，条纹越窄.
新知课丨必备知识解读
知识点1 光的衍射
1 光的衍射的概念
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，会偏离原有直线传播的路径而绕到障
碍物后面（衍射是波特有的现象，光的衍射说明光是一种波．），这种现象叫作光
的衍射现象.
. .
. .
. .
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2 产生明显衍射现象的条件
当障碍物或孔的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长（一般情况下障碍物
的尺寸比光的波长大得多,衍射现象不明显，故可近似认为光沿直线传播.）时，衍射
现象将十分明显.
. .
3 经典的衍射现象
（1）单缝衍射和圆孔衍射
单缝衍射 圆孔衍射
演示 实验 如图，用单色平行光照射一单缝可调 的挡板,单缝后放一光屏，从大到小地 调节单缝的宽度，观察光屏上的现 象． ______________________________________________________________ 如图，用单色点光源照射一尺寸可
调的圆孔，圆孔后放一光屏，从大
到小地调节圆孔的大小，观察光屏
上的现象．
______________________________________________________________________
. .
单缝衍射 圆孔衍射
实验 现象 ①单缝较宽时，屏上是一条跟单缝宽 度相当的亮线，符合光的直线传播规 律. ②单缝不断变窄，屏上会出现中央亮 且宽、两边对称分布、明暗相间的光 带． ①当圆孔较大时，屏上是一块圆
斑，符合光的直线传播规律.
②当圆孔足够小时，能观察到中央
为明显的亮斑、周围是明暗相间的
圆形光环的图样．
续表
单缝衍射 圆孔衍射
衍射 图样 特点 ①中央条纹亮且宽； 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，单缝越窄时中央条纹 越宽，各条纹间距越大；单缝不变 时，光波波长越长时中央条纹越宽， 各条纹间距越大； ④白光发生单缝衍射时,中央为白色亮 条纹，两侧为彩色条纹，且中央白色 亮条纹外侧呈红色. ①中央亮斑的亮度大；
②中央亮斑外面是亮暗相间的圆
环，但外围亮环的亮度逐渐减弱；
③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，中央
为亮斑，周围是亮度越来越暗的亮
环；如果用白光照射，中央亮斑为
白色，周围是彩色圆环.
续表
特别提醒 在衍射现象中，狭缝变窄或圆孔变小时，衍射现象更加明显，光能传播到
的区域变大，但通过狭缝或圆孔的光变少，条纹或圆环的亮度会降低.
（2）圆盘衍射——障碍物的衍射现象
①圆盘衍射现象：各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射现象，使障碍物的
阴影的轮廓模糊不清.若在单色光传播途中，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.亮斑周围是亮暗相间的圆环.
②圆盘衍射的图样特点：圆盘衍射图样中的亮环或暗环的间距随半径的增大而
减小，如图4-6-1所示.
图4-6-1
. .
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辨析比较
圆孔衍射与圆盘衍射图样的比较
圆孔衍射 圆盘衍射
不同点 ①中心亮斑较大； ②亮环或暗环间距随半径增大而 增大. ①泊松亮斑较小；
②亮环或暗环间距随半径增大而
减小．
相同点 外围均是亮暗相间的圆环，中心均有亮斑. 学思用·典例详解
例1-1 当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前
下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”.佛光是一种
奇特的自然现象，当阳光穿过较厚的云层时，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，
这种反射光穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象.那么，下述现象中与
“佛光”现象的成因相同的是( )
B
A.雨后的彩虹
B.孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C.路面上的油膜在阳光下呈现彩色
D.阳光照射下，树影中呈现一个个圆形光斑
【解析】雨后形成彩虹是因为光的折射，选项A错误；孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
是因为光的反射和衍射，选项B正确；路面上的油膜在阳光下呈现彩色是因为光的干
涉，选项C错误；阳光照射下，树影中有圆形光斑是因为光的直线传播，选项D错误.
【想一想丨问题质疑】
我们经常看到交通信号灯、安全指示灯、雾灯、施工警示灯等都是红色的，除了红
色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要原因，这个原因是什么？
提示 红光波长较长，比其他可见光更容易发生衍射现象.
【学会了吗丨变式题】
1.（多选）抽制细丝时可用激光监控其粗细，激光束越过细丝时产生条纹的规律和
激光束通过遮光板上同样宽度的窄缝时产生条纹的规律相同，则下列说法正确的是
( )
BD
A.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
【解析】抽制细丝时,利用激光束越过细丝，也就是光通过较小的障碍物产生的条纹
来监控丝的粗细，这是利用光的衍射现象，A错误，B正确；细丝直径越小，衍射现
象越明显，条纹宽度越宽，C错误，D正确.
例1-2 让烛光照射到一块遮光板上,板上有一个可自由收缩的圆形孔，当此圆形孔缓
慢地由大收缩变小时,在孔后的屏上将先后出现的现象是（遮住侧面光）( )
A
A.圆形光斑 倒立的烛焰 明暗相间的圆环
B.明暗相间的圆环 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.圆形光斑 明暗相间的圆环 倒立的烛焰
【解析】当圆形孔较大时，屏上出现一个圆形光斑；随着圆形孔缓慢地收缩，光斑
逐渐变小;当圆形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，这是小孔成像现象;继
续使圆形孔缓慢收缩，当圆形孔的大小与光波波长相差不多时，在屏上可以观察到
衍射图样，即明暗相间的圆环.故A正确.
知识点2 光的偏振
图4-6-2
1 偏振现象
用手握住绳的一端，另一端固定.手做
垂直于绳方向的抖动，在绳上就形成了横
波.如果在绳波传播的路径中放置一个带有
狭缝的栅栏（如图4-6-2），我们看到：当
偏振是横波特有的现象，纵波不能发生偏振现象.
狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去；狭缝的方向与绳的振动
方向垂直时，绳上横波就不能通过了，这种现象叫作偏振.
. .
2 光的偏振
（1）偏振片
偏振片由特殊材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动
的光波能顺利通过偏振片，振动方向与这个方向垂直的光不能通过偏振片，这个方
向叫作“透振方向”.
（2）观察光的偏振现象
①取一块偏振片，通过它去观察一个发光的灯，我们看到它是透明的.绕过偏振片
中心轴并垂直其平面的轴转动偏振片，透过的光并没有发生变化，如图4-6-3甲所示.
②再取一块同样的偏振片，把它放在前一块偏振片的后面，让它们互相平行.固
定前一块偏振片，绕中心轴转动后一块偏振片，如图4-6-3乙所示，可观察到，当后
一块偏振片转到一定程度时就没有光通过了.
图4-6-3
观察结论：光是一种横波.
. .
3 自然光
如果光振动的方向限在一个平面，这种光叫线偏振光.通常光源发出的光
（包括太阳光）是由大量的、振动方向不同的线偏振光组成，称为自然光.
4 偏振光的产生方式
（1）让自然光（自然光不是偏振光.）通过偏振片即可产生偏振光.
（2）自然光在玻璃、水面等表面反射或折射时，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.如图4-6-4所示.
图4-6-4
. .
5 偏振现象的应用
图4-6-5
（1）立体电影
如图4-6-5所示．在每架放映机前装有一块偏振片，其透振方
向互相垂直.观众所戴的偏振眼镜的两只镜片透振方向互相垂直，
且左眼镜片跟左边放映机前偏振片的透振方向一致，右眼镜片跟
右边放映机前偏振片的透振方向一致．这样，左眼只能看到左边
放映机放映出的画面，右眼只能看到右边放映机放映出的画面，
两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感.
（2）摄影技术中的应用
在拍摄水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面
或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤
光片，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片.
（3）偏振片在汽车挡风玻璃上的应用
在夜间行车时，迎面开来汽车的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事
故．如果在每辆车灯玻璃上和司机前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的
透振方向跟水平方向成 角，就可以解决这一问题．
（4）电子表的液晶显示
电子表的液晶显示也用到了偏振光．
学思用·典例详解
例2-3 （多选）如图4-6-6所示，是一偏振片， 的透振方向（用带箭头的实线表示）
为竖直方向.下列四种入射光束中哪几种照射时能在 的另一侧观察到透射光
( )
ABD
图4-6-6
A.太阳光
B.沿竖直方向振动的光
C.沿水平方向振动的光
D.沿与竖直方向成 角的方向振动的光
【解析】偏振片只让沿某一方向振动的光顺利通过，当偏振片的透振方向与光的振
动方向的夹角大于 小于 时，有光透过偏振片，但透射光的强度随着夹角的增
大而变弱.太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在 的另一侧能观察到透
射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，在 的另一侧也可
看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与偏振片的透振方向垂直，所以在
的另一侧看不到透射光；沿与竖直方向成 角的方向振动的光，其振动方向与透
振方向不垂直，在 的另一侧仍可看到透射光.故选项A、B、D正确.
【学会了吗丨变式题】
2.（多选）如图4-6-7所示，电灯发出的光先后经过偏振片和，人眼在 处迎着入
射光方向，看不到光亮，则( )
BD
图4-6-7
A.图中 处光为偏振光
B.图中 处光为偏振光
C.以为轴将转过 后，在 处将看到光亮
D.以为轴将转过 后，在 处将看到光亮
【解析】自然光通过偏振片后，透射光是沿着某一特定方向振动的光.电灯直接发出
的光为自然光，故A错误；自然光通过偏振片后变为偏振光，故B正确；设通过 的
光沿竖直方向振动，因点无光亮，则偏振片的透振方向沿水平方向，将 转过
后处仍无光亮，若将转过 ，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，即在 处有光亮，故C错误，D正确.
例2-4 夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来汽车的司机照得睁不开眼睛，严重影
响行车安全，则可考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光，
同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃.要使司机看到迎面驶来的汽车的前灯发出的光有
效减弱，还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和
前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是( )
D
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的
C.前窗玻璃的透振方向斜向右上 ，车灯玻璃的透振方向斜向左上
D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都斜向右上
【解析】若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，则从车灯发出的
光照射到物体上后反射的光将不能透过前窗玻璃，所以A错误；若前窗玻璃与车灯
玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，B错误；若前窗
玻璃的透振方向斜向右上 ，车灯玻璃的透振方向斜向左上 ，则车灯发出的
光经物体反射后无法透过本车车窗，却可以透过对面车窗，C错误;只有前窗玻璃与
车灯玻璃的透振方向均为斜向右上或左上 时才符合题意，故正确答案为D．
知识点3 激光
1 激光和激光的产生
（1）传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波叫作激光．激光是相干光，
激光是人工产生的光．（自然界中的发光体不能发出激光.）
（2）在现代科学技术中用激光器产生激光.
. .
2 激光的特性
强度大
方向性好
单色性好 激光器发射的激光，都集中在一个极窄的频率范围内，由于光的颜色是
由频率决定的，因此激光器是最理想的单色光源
相干性好 一束激光中所有光子的频率是相同的，振动情况也完全相同，因此激光
是最好的相干光，用激光器作为光源观察光的干涉和衍射现象，都能取
得较好的效果
覆盖波段 宽而且可 调谐
续表
3 激光的常见应用
应用类型 原理 所用性质
激光加工 激光具有能量高度集中的特点，聚焦后可以在焦斑上达 到很高的能量密度 强度大
激光医学 利用激光器发射的激光作为“激光刀”，进行手术 激光全息照相 利用激光的相干性，将与物体反射光波的振幅和相位有 关的信息转换成强度的变化，作用在感光材料上，记录 下物体三维图像的信息 相干性
好、方向
性好
激光通信 激光的频率比无线电波高很多，它所能携带的信息量比 无线电波大 应用类型 原理 所用性质
激光检测 激光作用在特定几何形状上会产生特定的散射图形 （称为散斑），利用散斑图样对产品进行检测，可以发 现产品的质量缺陷 相干性好
激光照排 将文字通过计算机分解为点阵，然后控制激光在感光底 片上进行扫描，用曝光点的点阵组成文字和图像 方向性好
续表
4 激光的一些新技术、新应用
（1）人类第一次实际探测到引力波
探测所使用的激光干涉引力波天文台中的核心仪器具有超精密激光技术，能够
进行弱引力波信号的检测.
（2）中国首次发现激光驱动流体新技术
2017年10月12日，国内外高校的合作者成功利用脉冲激光在纯水中实现持续高
速的水流喷射，首次实现激光驱动流体.
学思用·典例详解
例3-5 关于激光，下列说法正确的是( )
D
A.激光的相干性好，可以用在雷达上进行精确的测距
B.激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C.激光是人工制造的，不是偏振光
D.激光亮度高，可在医学上作为光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜
【解析】激光方向性好，可以用在雷达上进行精确的测距，故A错误；激光相干性
好，但频率不相同的两束激光不会发生干涉，故B错误；激光是人造光，也是偏振光，
故C错误；激光亮度高、能量集中，可以用在医学上作为光刀切除肿瘤，或“焊接”剥
落的视网膜，故D正确．
例3-6 利用激光遇到物体发生反射的特点，可以测定物体的有关参量.如图4-6-8甲所
示，为固定的集激光发生器和接收器于一体的装置， 为一辆在水平地面上做匀速
直线运动的小车，现使对准匀速行驶的小车，每隔固定时间 发射一激光脉冲，
如图4-6-8乙中幅度较大的波形，而接收到的由小车 反射回的激光脉冲如图4-6-8乙
中幅度较小的波形，发射、接收激光脉冲的时间间隔如图4-6-8乙所示,、、 均
已知.则根据所给信息判断小车的运动方向为______（填“向左”或“向右”），速度大
小为_______.（设光在空气中的速度为 ）
向右
图4-6-8
【解析】若小车不动，从发射激光脉冲到接收激光脉冲的时间间隔应恒定.而从题图
乙可看出，从发射激光脉冲到接收激光脉冲的时间间隔逐渐增大，故可知小车 的速
度方向与激光发射方向一致,即小车向右运动.要求小车的速度，关键是求出小车通过
的某段位移和通过该段位移所用的时间，作出小车运动的示意图如图4-6-9 所示.
,在这段位移内小车运动的时间 ,
故小车的速度大小 .
图4-6-9
释疑惑 重难拓展
知识点4 衍射光栅
1 定义
衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件.用它更易观察、
分析衍射现象.
2 原理
增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加.
3 透射光栅和反射光栅
在一块很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，
未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了透射光栅.如果在高反射率的金属上刻
痕，就可以做成反射光栅.
4 光通过衍射光栅形成的图样
光通过衍射光栅后形成明暗相间的衍射条纹且较亮.形成原因是光栅的每一条狭
缝都能在接收屏上的对应位置产生单缝衍射图样，由于不同狭缝产生的光是相干的，
必定产生干涉，形成明暗相间的条纹.所以，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.
学思用·典例详解
例4-7 （多选）关于衍射光栅，下列说法正确的是( )
ABD
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.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝
【解析】对于透射光栅来说，当光照射到刻痕上时，光发生漫反射而不能透过，故
选项C错误.
【想一想丨问题质疑】
光栅有什么具体应用？请举例分析.
提示 复色光经光栅衍射后会彼此分开，如白光经过光栅后能被分解并形成彩色条纹.
由此，光栅作为分光器件，常被用于单色仪和光谱仪中.
知识点5 光的衍射和干涉的区别与联系
内容 干涉 衍射
现象 在光重叠区域出现 加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现
象
产生条件 两个光源频率相 同、振动方向相 同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与光的波长差
不多或比光的波长小（明显衍射
的条件）
典型实验 杨氏双缝干涉实验 单缝衍射、圆孔衍射、不透明圆
盘衍射
内容 干涉 衍射
图样 特点 不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央的条纹最宽
条纹间距 各相邻条纹等间距 各相邻条纹间距不等
亮度情况 条纹清晰，亮度基 本相等 中央条纹最亮，两边条纹逐渐变
暗
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗 相间的条纹 续表
学思用·典例详解
图4-6-10
例5-8 如图4-6-10所示的4种明暗相间的条
纹分别是红光、紫光各自通过同一个双缝
干涉仪器和同一个单缝衍射仪器后形成的
干涉图样和衍射图样（黑色部分表示亮条
A
A.图样甲为红光的干涉图样 B.图样乙为紫光的干涉图样
C.图样丙为红光的衍射图样 D.图样丁为紫光的衍射图样
纹）.关于这4幅图样，下列说法正确的是 ( )
【解析】干涉图样为等间距的，因为红光波长比紫光的长，所以由 知，紫光
的条纹间距较小，所以图样甲为红光的干涉图样，图样丙为紫光的干涉图样.衍射图
样为中间宽、两侧窄的特点，且波长越长，衍射现象越明显，故图样乙为紫光的衍
射图样，图样丁为红光的衍射图样.
知识点6 自然光和偏振光的比较
项目 自然光（非偏振光） 偏振光（与自然光只在振动方向
上有区别，在其他方面无区别.）
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光或自然
光经过反射、折射后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面 内，光振动沿任意方向，且沿各 个方向光振动的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面
内，光振动沿特定方向
. .
举例 太阳、电灯、蜡烛火焰等直接发 出的光 自然光在介质表面反射、折射形
成的光
自然光经过偏 振片形成偏振 光 _______________________________________________________________________________ 续表
学思用·典例详解
例6-9 关于自然光和偏振光，下列说法正确的是( )
D
A.自然光能产生光的干涉现象和衍射现象，而偏振光却不能
B.自然光只有透过偏振片才能获得偏振光
C.自然光只能是白光，而偏振光不能是白光
D.自然光和偏振光都能使感光底片感光
【解析】干涉与衍射都是波特有的现象，偏振光也是一种波，同样能产生干涉现象
与衍射现象，故A错误；自然界中的折射光、反射光等均属于偏振光，故B错误；自
然光可以是任意颜色的光，偏振光可以是白光，故C错误；自然光和偏振光都具有能
量，都能使感光底片感光，故D正确.
解题课丨关键能力构建
题型1 衍射图样及衍射条件
图4-6-11
例10 （2025·山东烟台期末）某同学为观
察双缝干涉和单缝衍射实验现象，准备了
玻璃片、两片刮胡刀片、蜡烛以及红、蓝
两支激光笔、光屏等器材.他先用蜡烛将
玻璃片的一面熏黑，再用刀片在玻璃片熏黑的一面上分别得到一组双缝和一条单缝.
竖直平行固定玻璃片和光屏后，分别用激光笔照射单、双缝，得到的图样分别如图4
-6-11甲、乙所示（图中黑色部分表示暗条纹），激光笔垂直玻璃板沿双缝中心照射
双缝时的实验原理图如图丙所示，点到两缝、的距离相等， 为光屏上的一点.
下列说法正确的是( )
A.图甲是光的单缝衍射图样，图乙是光的双缝干涉图样
B.激光笔离双缝越近，双缝干涉图样中相邻两条亮条纹中心的距离越小
C.用激光笔照射单缝时，用红光比用蓝光得到的图样的中央亮条纹的宽度稍窄
D.用激光笔发出的激光平行照射双缝时，若、到 点的距离差为入射光波长的整
数倍， 点应是亮条纹
思路点拨 解题关键是掌握干涉图样与衍射图样的特点，注意单缝衍射形成的条纹间
距与单缝宽度、缝到光屏的距离以及光的波长有关.
√
【解析】双缝干涉图样的两相邻亮或暗条纹中心的间距相等，故图甲为双缝干涉图
样，衍射图样的条纹中间宽、两侧窄，故图乙为光的衍射图样，A错误；根据双缝
干涉条纹间距公式 及式中各物理量的意义可知，激光笔的远近不会影响干
涉条纹的间距，B错误；由单缝衍射的特点可知，当单缝宽度不变时，入射光的波长
越长，中央亮条纹越宽，因红光波长比蓝光波长长，故用红光比用蓝光得到的图样
的中央亮条纹的宽度稍宽，C错误；用激光笔发出的激光平行照射双缝时，若、
到点的距离差为入射光波长的整数倍，则两光波在点相互加强， 点为亮条纹，D
正确.
分析光的衍射现象的要点
1.判定衍射图样时要和干涉图样进行区分.
2.对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显，对于某种波长的光，障碍物
越小，衍射现象越明显.
【学会了吗丨变式题】
3.太阳光照射一块遮光板，遮光板上有一个大的三角形孔，太阳光透过这个孔，在
光屏上形成一个三角形光斑.当遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上会呈现
①圆形光斑；②三角形光斑；③明暗相间的衍射条纹，则( )
C
A.光屏上先后呈现的图样顺序是①②③ B.光屏上先后呈现的图样顺序是①③②
C.由于光的直线传播产生的图样有①② D.由于光的直线传播产生的图样有②③
【解析】发生明显衍射的条件是：光波传播过程中碰到的障碍物或者小孔尺寸要比
波长小或相差不多.由于光波波长很短，约在 的数量级上，当遮光板上三角形
孔的尺寸不断减小时，由于光在小孔较大的情况下沿直线传播，所以一开始是三角
形光斑，当小孔较小时出现圆形光斑；由于光波波长很短，在小孔接近闭合时会出
现衍射条纹，光屏上先后呈现的图样顺序是②①③，故C正确，A、B、D错误.
题型2 偏振现象的分析
图4-6-12
例11 （江苏高考题）如图4-6-12所示,白炽灯的右侧依次平
行放置偏振片和，点位于、之间,点位于 右侧.旋
转偏振片,、 两点光的强度的变化情况是( )
C
A.、均不变 B.、 均有变化
C.不变,有变化 D.有变化, 不变
【解析】白炽灯发出的光为自然光，包含着在垂直于传播方向上沿各个方向振动的
光，且沿各个方向振动的光的强度都相同.偏振片和 都只允许沿特定方向振动的光
通过，偏振片旋转到任何位置都有光线通过，而且强度不变，所以 点的光的强度
不变.当自然光通过偏振片后变为偏振光，旋转偏振片，当偏振片和 的透振方
向相同时，点最亮，当偏振片和的透振方向垂直时，点最暗，所以 点光的强
度会发生变化.故选项C正确.
偏振现象的分析思路
1.自然光通过偏振片后，变为偏振光，前面的偏振片称为起偏器，后面的偏振片称
为检偏器，转动后面的偏振片，屏上光的强度有变化，说明两偏振片之间的光为偏
振光.
2.此类题可按如下思路分析：太阳光是自然光 振动方向与偏振片的透振方向平行
的光透过偏振片 两平行偏振片的透振方向平行时，透射光强度最大，垂直时透射
光强度最小.
【学会了吗丨变式题】
4.用白炽灯作为光源做光的双缝干涉实验,如果在双缝的每个缝后面放置一个偏振片,
且两个偏振片的透振方向相互垂直,则下列说法正确的是( )
C
A.光屏上仍有干涉条纹,但条纹的亮度减弱
B.光屏上仍有干涉条纹,但条纹的亮度增强
C.光屏上的干涉条纹消失,但仍有光射到光屏上
D.光屏上的干涉条纹消失,且光屏上一片黑暗
【解析】由于两个偏振片的透振方向相互垂直,所以到达光屏时两列偏振光的振动方
向相互垂直,不能相互叠加发生干涉,因此选项A、B错误.虽然透过两偏振片的光不能
在屏上形成干涉条纹,但毕竟到达了光屏,因此选项C正确,选项D错误.
题型3 偏振光的应用
例12 鉴别奶粉的质量时，奶粉中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，用“旋
光法”可以测量糖溶液的浓度，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 ，这一角度 称为“旋光度”， 的
值只与糖溶液的浓度有关，将 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4-6-13所示，是自然光源，、是偏振片，转动，使到达 处的光最强，
然后将被测样品置于、 之间，则下列说法不正确的是( )
图4-6-13
A.到达 处光的强度会明显减弱
B.将偏振片转动一个角度，使得处光强最大，偏振片
转过的角度等于 或
C.将偏振片转动一个角度，使得处光强最大，偏振片
转过的角度等于 或
D.偏振光不能产生干涉和衍射现象
√
【解析】、间未放待检糖溶液时，转动使到达处的光最强，则偏振片、 的
透振方向一致.若在、 之间放上待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使偏
振光的偏振方向发生改变，则到达处光的强度会明显减弱.若适当旋转或 ，可以
使自然光通过偏振片、糖溶液和偏振片后到达 处的光强最大，则偏振片旋转的
角度等于 或 .偏振光也是波，能产生干涉和衍射现象.故选项A、B、C正
确，D错误.
解决偏振光的应用问题的要点
1.明确自然光与偏振光的区别.
2.明确光的振动方向与偏振片的透振方向的关系，若它们平行，则透射光的强度最
强，若它们垂直，则透射光的强度最弱.
3.明确常见偏振光的几种应用，如摄影技术、汽车挡风玻璃、立体电影等.
【学会了吗丨变式题】
5.（2025·山东淄博期末）有一种魔术道具称为“穿墙而过”.其结构是两片塑料偏振片
卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，
如图4-6-14甲所示.当圆筒中的小球从端滚向 端，居然穿过了“挡板”，如图4-6-14
乙所示.则( )
A
图4-6-14
A.该魔术说明光是横波
B.该魔术对观众的观察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
【解析】光的偏振现象说明光是横波，故A正确；任何角度的光都会发生偏振现象，
偏振现象与观察角度无关，不同角度的观众看到的现象相同，故对观察角度无要求，
故B错误；偏振片的特点为当偏振片透振方向与偏振光的振动方向平行时，偏振光可
以全部通过偏振片，当偏振片透振方向与偏振光的振动方向垂直时，偏振光不能通
过偏振片，则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，自然光
通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块挡
板，一片偏振片无法完成该魔术，故C、D错误.
题型4 激光的特点及应用
例14 （多选）准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，用于近视眼的治
疗．关于这种治疗方式，以下说法正确的是( )
ABD
A.近视眼是物体在眼球中成像在视网膜的前面，使人不能看清物体
B.激光的方向性好，可以在非常小的面积上对眼睛进行光凝手术
C.激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D.激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
【解析】利用激光的方向性好对眼睛进行光凝手术是物理技术应用于临床医学的成
果．人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜，
物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体．当角膜和晶状体组成的这个
凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人就不能看清楚物体，这就是
近视眼的成因．激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，
使眼球中的“凸透镜”的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上.故
选项A、B、D正确.
处理激光的应用问题时要明确激光的某个具体应用涉及了激光的哪些特点，对激光
的性质与常见应用的对应关系要了解.
【学会了吗丨变式题】
6.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( )
B
①单色性好 ②方向性好 ③高能量 ④相干性好
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
【解析】燃烧室中的推进剂受热而急剧膨胀，形成一股高温高压的燃气流，正是利
用激光的高能量的性质，同时为了准确射入燃烧室还利用了激光的方向性好的性质；
激光相干性好，主要用于全息照相等，与激光火箭无关，因此②③符合题目要求，
故B正确，A、C、D错误.
考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考 查点 明显衍射现象的产生条件，衍 射图样特征，光的偏振现象， 激光的产生及应用. 1.掌握明显衍射现象产生的条件和衍射图
样的特征；熟练地运用衍射图样和双缝
干涉图样的区别来分析问题.
2.从光的偏振现象得知光是横波；通过分
析，理解自然光和偏振光的区别，能分
析一些光学现象.
3.通过对偏振光和激光的理解，掌握它们
在生活、生产和科学探究方面的应用.
热点及 难点 衍射图样和干涉图样的区别， 光的偏振现象在生产、生活中 的应用，激光的特点. 题型及 难度 通常是选择题，难度较易. 高考中 地位 在高考中时有涉及. 考向1 考查干涉和衍射图样的区别
例14 （北京高考题）利用图4-6-15所示的装置（示意图）,观察光的干涉、衍射现象,
在光屏上得到如图4-6-16中甲和乙两种图样.下列关于 处放置的光学元件说法正确的
是( )
A
图4-6-15
图4-6-16
A.甲对应单缝,乙对应双缝 B.甲对应双缝,乙对应单缝
C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大
【解析】由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射图样，乙是双缝干涉
图样，选项A正确，B、C、D错误.
命题探源 题目中给出的甲、乙两种图样都源于教材，分别是单缝衍射的图样、 双缝干涉的图样. 素养探源 核心素养 考查途径
科学思维 本题通过考查考生对干涉图样和衍射图样
的理解，考查考生的科学思维能力.
得分探源 双缝干涉图样的特点是条纹宽度相等、条纹间距相等，而单缝衍射图 样具有中央条纹宽且亮的特点，利用干涉图样与衍射图样的区别很容 易选出正确选项. 考向2 激光的特点及应用
例15 （江苏高考题）激光具有相干性好、方向性好、亮度高等特点，在科学技术和
日常生活中应用广泛，下面关于激光的叙述正确的是( )
D
A.激光是纵波
B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C.两束频率不同的激光能产生干涉现象
D.利用激光方向性好的特点可以测量月球到地球的距离
本题考查激光的特点及应用，体现了对物理观念的考查.
【解析】激光是横波，A项错误；由公式及 可知，频率相同的激光在不
同介质中的波长不同，B项错误；干涉的条件是两列波的频率相同，相位差恒定，C
项错误；测距利用的是激光的方向性好的特点，D项正确．
习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间:15分钟
1.（2022·北京卷）下列现象能说明光是横波的是( )
C
A.光的衍射现象 B.光的折射现象 C.光的偏振现象 D.光的干涉现象
【解析】光的偏振现象能说明光是横波，其他现象不能说明，故C正确，A、B、D错误.
2.观察单缝衍射现象时，把缝宽由逐渐增大到 ，看到的现象是 ( )
A
A.衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象越来越不明显
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
【解析】单缝衍射实验中，狭缝宽度越小（大），衍射现象越明显（不明显），衍
射条纹越宽（窄），条纹间距越大（小）.故选项A正确.
3.（多选）关于衍射，下列说法正确的是( )
AB
A.衍射现象中条纹的出现是光叠加产生的结果
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与波的
波长相差不多或比波长小的条件.当波的波长比障碍物的尺寸小时，不发生明显的衍
射，表现出波沿直线传播的特征，出现了影,影的存在与衍射现象并不矛盾.因此A、
B正确，C、D错误.
4.关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是( )
D
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，衍射条纹是明暗相间的
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
【解析】光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果，两者都表明光是一种波，
选项A、C错误，选项D正确.从条纹特点看，虽然在条纹宽度、间距方面，干涉条纹
和衍射条纹有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明暗相间的，白光的干
涉条纹、衍射条纹都是彩色条纹，选项B错误.
5.如图所示，让自然光照到、两偏振片上，当、 两偏振片的透振方向间的夹角
为以下哪个度数时， 右边的光屏（未画出）上最暗( )
D
A. B. C. D.
【解析】自然光经偏振片后，成为振动方向与 透振方向相同的偏振光，该偏振光遇
到偏振片且与的透振方向间的夹角为 时， 右边的光屏上最暗，选项D正确．
6.为了提高汽车夜间行车安全，有人提出设想：将汽车的挡风玻璃和车灯罩做成偏
振片，使司机只看到前方景物反射自己车灯的光而看不见对面车灯发出的光，从而
大大降低对面的车灯造成的视线模糊.以下关于光的偏振的说法正确的是( )
A
A.只有振动方向和偏振片的透振方向一致的光才能顺利透过偏振片
B.单色光就是偏振光
C.光的偏振现象证明了光是一种机械波
D.泊松亮斑属于光的偏振现象
【解析】根据光的偏振原理可知，振动方向和偏振片的透振方向一致的光，才能顺
利透过偏振片，故A正确；单色光是指光的频率很窄，偏振光是指光波的振动方向
单一，两者无必然联系，故B错误；光的偏振现象证明了光是一种横波，不是证明了
光是机械波，故C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，故D错误.
B 综合练丨选考通关
建议时间:10分钟
7.新自然现象（2025·湖北武汉模拟，多选）沙尘暴是一种恶劣的天气现象，发生沙
尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下( )
BD
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】波长较短的波容易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长的波容易发生
衍射而通过沙尘间的缝隙到达地面，则发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线
能到达地面，根据 可知，到达地面的光频率较小，故B、D正确，A、C错误.
8.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上
得到如图所示的四幅图样（甲、乙中黑色条纹对应亮条纹），以下说法正确的是
( )
图甲 图乙 图丙 图丁
A
A.甲是双缝干涉图样，丁是圆盘衍射图样
B.乙是单缝衍射图样，丙是圆盘衍射图样
C.甲是双缝干涉图样，丁是圆孔衍射图样
D.乙是双缝干涉图样，丙是圆孔衍射图样
【解析】衍射图样与干涉图样的区别：前者的中央亮条纹亮且宽，越向两侧条纹宽度
越小，后者明暗条纹宽度相等.可知题图甲是双缝干涉条纹，题图乙是单缝衍射条纹.根
据圆孔衍射与圆盘衍射的区别可知，圆孔衍射的图样中央较大的区域内是亮的，周围
是明暗相间的圆环，圆盘衍射的图样中间较大的区域是暗的，在暗区域中心存在一亮
斑，可知题图丙是圆孔衍射图样，题图丁是圆盘衍射图样.所以只有A是正确的.
9.新信息题（2025·山东潍坊调研）线膨胀系数是表征物
体受热时长度增加程度的物理量.利用单缝衍射实验装置可
以测量金属的线膨胀系数.如图所示是该实验的装置示意图，
挡光片固定，挡光片 放置在待测金属棒上端，让激光通
过、 间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样.已知中央亮
C
A.激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹
B.其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大
C.其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大
D.其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小
条纹宽度、单缝宽度、光的波长 、缝到屏的距离满足关系式 .关于该
实验，下列说法正确的是( )
【解析】