第3节 光的衍射(强基课——逐点理清物理观念)
课标要求 学习目标
1.观察光的衍射现象。 2.了解衍射现象产生的条件。 3.知道光的衍射在生产生活中的应用。 1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。 2.初步了解衍射对分辨本领的影响和衍射光栅。 3.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。
逐点清(一) 衍射现象
[多维度理解]
1.定义:光绕过障碍物偏离 的现象。
2.明显衍射的条件:只有当障碍物或孔的尺寸接近 时,衍射才是明显的。
3.衍射图样:衍射时产生的明暗相间的 或 。
4.圆孔衍射:光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现 相间的圆环。
5.单缝衍射:单色光通过狭缝时,在屏幕上出现 相间的条纹,中央为亮条纹,中央条纹最宽最亮,其余条纹变窄变暗;白光通过狭缝时,在屏上出现 条纹,中央为 条纹。
[微点拨]
1.单缝衍射图样的特点
(1)中央条纹最亮、越向两边越暗;中央条纹最宽,越靠外,条纹间距越窄。
(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。入射光波长越长,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.泊松亮斑
(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓的边缘模糊不清,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,如图所示。
(2)形成泊松亮斑时,圆形阴影中心有一亮斑,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。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)只有波长较长的光波才能发生明显的衍射现象。 ( )
(2)衍射和干涉条纹都是明暗相间的,二者图样是一样的。 ( )
(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。 ( )
2.(双选)关于衍射,下列说法正确的是 ( )
A.光的衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果
B.双缝干涉实验中也存在衍射现象
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
3.(2025·莆田阶段检测)用a、b两种不同的单色光分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。
对于这两种单色光,在真空中a光的波长较 (填“长”或“短”);在水中a光的传播速度较 (填“大”或“小”);经同一双缝干涉装置后a光的条纹间距较 (填“大”或“小”)。
逐点清(二) 衍射对分辨本领的影响及衍射光栅
[多维度理解]
1.分辨本领
(1)一个光学仪器的分辨本领是指将两个彼此靠近的物体的 分离开来的能力。
(2)光学显微镜和望远镜等光学仪器,其透镜就相当于一个 ,透镜直径越小,产生的衍射现象越明显,分辨本领就越 。
2.衍射光栅
(1)结构:有许多狭缝互相平行, 相等,整齐地排列在一起形成的光学元件。狭缝的个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度越高。
(2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度 。
(3)衍射光栅的种类: 光栅和 光栅。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)光学仪器透镜的直径越小,其分辨率越高。 ( )
(2)同一光学仪器利用波长越短的光,其分辨率越高。 ( )
(3)光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。 ( )
(4)衍射光栅的狭缝越多,条纹越宽。 ( )
2.关于衍射光栅,下列说法错误的是 ( )
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.透射光栅中有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
3.(2025·宿州高二质检)在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时,照片中可能会出现从灯中心发出的一些光线,如图1所示,这个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的原因是光的衍射。某实验小组进行了如下两组实验,来研究星芒线长度与相机镜头透镜的直径值(F值)及波长的关系。实验一:保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变,相机感光度IOS值为100,通过改变相机镜头透镜的直径值(F值)进行实验,实验结果如图2所示;实验二:保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变,相机感光度IOS值为100,光圈F值为14,通过选择不同颜色的光源进行实验,实验结果如图3所示(R为红光,B为蓝光)。下列说法不正确的是 ( )
A.为了使拍出的照片更加清晰(星芒线越短),需要调大相机镜头透镜的直径值(F值)
B.两组实验均采用了控制变量法
C.保持其他条件相同,光源发出的光波长越大,拍出的照片中星芒线越长
D.有些照片中没有出现星芒现象,说明在拍摄过程中光没有发生衍射现象
逐点清(三) 单缝衍射和双缝干涉的对比
[多维度理解]
名称 项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 只要狭缝足够小,任何光都能明显发生 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不相等,中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不相等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮,两边变暗 条纹清晰,亮度基本相等
相同点 成因 条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果
意义 都是波特有的现象,表明光是一种波
图样 都有明暗相间的条纹,光波的波长增大,衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。复色光的衍射或干涉图样,可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加
[典例] 如图所示的四种明暗相间的条纹分别是黄光、紫光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样,以及红光、蓝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)。在下面的四幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是 ( )
A.黄蓝紫红 B.黄红紫蓝
C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
听课记录:
[思维建模]
区分双缝干涉图样与单缝衍射图样的方法
(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,两侧的亮条纹逐渐变窄。
(2)根据条纹的亮度区分:双缝干涉形成的条纹从中央亮条纹往两侧亮条纹的亮度变化很小,各条纹亮度基本一致,而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗。
[全方位练明]
1.利用图1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2中甲和乙两种图样。关于P处放置的光学元件,下列说法正确的是 ( )
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
2.用同一单缝研究a、b两种单色光产生的衍射现象,单色光a 的中心亮条纹比单色光b的宽。则这两种光 ( )
A.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,b光的临界角大
C.在同种玻璃中a光比b光的传播速度小
D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大
第3节 光的衍射
逐点清(一)
[多维度理解]
1.直线传播 2.光的波长 3.圆环 条纹 4.明暗 5.明暗
彩色 白色
[全方位练明]
1.(1)× (2)× (3)√
2.选AB 光的衍射图样是光波的叠加现象,双缝干涉实验中光通过三个狭缝时均发生衍射现象,一般来说既有干涉又有衍射,A、B正确;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接近光的波长的条件,当障碍物的尺寸远大于光的波长时,光可看成直线传播,在障碍物后会形成影子,故影的存在与衍射现象不矛盾,C、D错误。
3.解析:在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下,会发生明显的衍射现象,由题图可知甲图衍射现象更明显,故在真空中a光波长较长,即λa>λb;因为λa>λb,故折射率naλb,Δx=λ可知,经同一双缝干涉装置后a光的条纹间距较大。
答案:长 大 大
逐点清(二)
[多维度理解]
1.(1)像 (2)圆孔 低 2.(1)距离 (2)增加 (3)透射 反射
[全方位练明]
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)×
2.选C 衍射光栅由一系列等距的平行刻痕或狭缝组成,刻痕处发生漫反射而不透光,未刻痕的部分相当于透光的狭缝, C错误,A、D正确;衍射光栅可分为透射光栅和反射光栅两类,B正确。
3.选D 由实验一可知F值越大,星芒线越短,照片越清晰,故A正确;研究星芒线长度与相机镜头透镜的直径值(F值)关系时,控制光源的颜色相同,研究星芒线长度与波长的关系时,控制相机镜头透镜的直径值(F值)相同,两实验均采用了控制变量法,故B正确;由实验二或衍射知识可知,波长越大,衍射现象越明显,星芒线越长,故C正确;没有出现星芒现象说明衍射现象不明显,不能说没有发生衍射现象,故D错误。
逐点清(三)
[典例] 选A 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,故1、3是双缝干涉图样,根据双缝干涉条纹间距Δy=λ,可知波长λ越大,Δy越大,故1是黄光的干涉图样,3是紫光的干涉图样。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,故2、4为单缝衍射图样,根据波长越长衍射现象越明显、条纹越宽,可知4为红光的衍射图样,2为蓝光的衍射图样。故从左往右依次是黄光(双缝干涉)、蓝光(单缝衍射)、紫光(双缝干涉)和红光(单缝衍射)。故选A。
[全方位练明]
1.选A 单缝衍射图样的中央条纹亮且宽,相邻条纹间距不等;双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知,甲是单缝衍射的图样,乙是双缝干涉的图样,A选项正确。
2.选A 在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下,会发生明显的衍射现象,由题可知单色光a衍射现象更明显,故在真空中a光波长更长,发生双缝干涉时,条纹间距Δy=,因此a光的相邻条纹间距大,A正确;因a光波长长,故a光折射率较小,根据sin C=可知,a光临界角大,B错误;根据v=可知,a光传播速度大,C错误;通过同一玻璃三棱镜时,折射率大的光,偏折程度大,因此b光的偏折程度大,D错误。
5 / 5(共60张PPT)
光的衍射(强基课——逐点理清物理观念)
第 3 节
课标要求 学习目标
1.观察光的衍射现象。 2.了解衍射现象产生的条件。 3.知道光的衍射在生产生活中的应用。 1.观察光的衍射现象，知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
2.初步了解衍射对分辨本领的影响和衍射光栅。
3.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。
逐点清(一) 衍射现象
逐点清(二) 衍射对分辨本领的
影响及衍射光栅
01
02
CONTENTS
目录
逐点清(三) 单缝衍射和双缝干涉的对比
课时跟踪检测
03
04
逐点清(一) 衍射现象
1.定义：光绕过障碍物偏离__________的现象。
2.明显衍射的条件：只有当障碍物或孔的尺寸接近_________时，衍射才是明显的。
3.衍射图样：衍射时产生的明暗相间的______或_______。
4.圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现_____相间的圆环。
5.单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现______相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现_______条纹，中央为_______条纹。
多维度理解
直线传播
光的波长
圆环
条纹
明暗
明暗
彩色
白色
[微点拨]
1.单缝衍射图样的特点
(1)中央条纹最亮、越向两边越暗；中央条纹最宽，越靠外，条纹间距越窄。
(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。入射光波长越长，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.泊松亮斑
(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使
影的轮廓的边缘模糊不清，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，如图所示。
(2)形成泊松亮斑时，圆形阴影中心有一亮斑，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。
1.判断下列说法是否正确。
(1)只有波长较长的光波才能发生明显的衍射现象。 ( )
(2)衍射和干涉条纹都是明暗相间的，二者图样是一样的。 ( )
(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。 ( )
全方位练明
×
×
√
2.(双选)关于衍射，下列说法正确的是 ( )
A.光的衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果
B.双缝干涉实验中也存在衍射现象
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：光的衍射图样是光波的叠加现象，双缝干涉实验中光通过三个狭缝时均发生衍射现象，一般来说既有干涉又有衍射，A、B正确；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接近光的波长的条件，当障碍物的尺寸远大于光的波长时，光可看成直线传播，在障碍物后会形成影子，故影的存在与衍射现象不矛盾，C、D错误。
3.(2025·莆田阶段检测)用a、b两种不同的单色光分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。对于这两种单色光，在真空中a光的波长较_____(填“长”或“短”)；在水中a光的传播速度较____ (填“大”或“小”)；经同一双缝干涉装置后a光的条纹间距较_____ (填“大”或“小”)。
长
大
大
解析：在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，会发生明显的衍射现象，由题图可知甲图衍射现象更明显，故在真空中a光波长较长，即λa>λb；因为λa>λb，故折射率naλb，Δx=λ可知，经同一双缝干涉装置后a光的条纹间距较大。
逐点清(二) 衍射对分辨本领
的影响及衍射光栅
1.分辨本领
(1)一个光学仪器的分辨本领是指将两个彼此靠近的物体的____分离开来的能力。
(2)光学显微镜和望远镜等光学仪器，其透镜就相当于一个_____，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越_____。
多维度理解
像
圆孔
低
2.衍射光栅
(1)结构：有许多狭缝互相平行，______相等，整齐地排列在一起形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越高。
(2)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度______。
(3)衍射光栅的种类：______光栅和______光栅。
距离
增加
透射
反射
1.判断下列说法是否正确。
(1)光学仪器透镜的直径越小，其分辨率越高。 ( )
(2)同一光学仪器利用波长越短的光，其分辨率越高。 ( )
(3)光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。 ( )
(4)衍射光栅的狭缝越多，条纹越宽。 ( )
全方位练明
×
√
√
×
2.关于衍射光栅，下列说法错误的是 ( )
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.透射光栅中有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：衍射光栅由一系列等距的平行刻痕或狭缝组成，刻痕处发生漫反射而不透光，未刻痕的部分相当于透光的狭缝， C错误，A、D正确；衍射光栅可分为透射光栅和反射光栅两类，B正确。
√
3.(2025·宿州高二质检)在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时，照片中可能会出现从灯中心发出的一些光线，如图1所示，这个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的原因是光的衍射。某实验小组进行了如下两组实验，来研究星芒线长度与相机镜头透镜的直径值(F值)及波长的关系。实验一：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，通过改变相机镜头透镜的直径值(F值)进行实验，实验结果如图2所示；实验二：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，光圈F值为14，通过选择不同颜色的光源进行实验，实验结果如图3所示(R为红光，B为蓝光)。下列说法不正确的是 ( )
A.为了使拍出的照片更加清晰(星芒线越短)，需要调大相机镜头透镜的直径值(F值)
B.两组实验均采用了控制变量法
C.保持其他条件相同，光源发出的光波长越大，拍出的照片中星芒线越长
D.有些照片中没有出现星芒现象，说明在拍摄过程中光没有发生衍射现象
√
解析：由实验一可知F值越大，星芒线越短，照片越清晰，故A正确；研究星芒线长度与相机镜头透镜的直径值(F值)关系时，控制光源的颜色相同，研究星芒线长度与波长的关系时，控制相机镜头透镜的直径值(F值)相同，两实验均采用了控制变量法，故B正确；由实验二或衍射知识可知，波长越大，衍射现象越明显，星芒线越长，故C正确；没有出现星芒现象说明衍射现象不明显，不能说没有发生衍射现象，故D错误。
逐点清(三) 单缝衍射和双缝
干涉的对比
多维度理解
名称 项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 只要狭缝足够小,任何光都能明显发生 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不相等,中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不相等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮,两边变暗 条纹清晰,亮度基本相等
名称 项目 单缝衍射 双缝干涉
相同点 成因 条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果
意义 都是波特有的现象,表明光是一种波
图样 都有明暗相间的条纹,光波的波长增大,衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。复色光的衍射或干涉图样,可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加
[典例] 如图所示的四种明暗
相间的条纹分别是黄光、紫光各自
通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，以及红光、蓝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)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是 ( )
A.黄蓝紫红 B.黄红紫蓝
C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
√
[解析] 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故1、3是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δy=λ，可知波长λ越大，Δy越大，故1是黄光的干涉图样，3是紫光的干涉图样。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，故2、4为单缝衍射图样，根据波长越长衍射现象越明显、条纹越宽，可知4为红光的衍射图样，2为蓝光的衍射图样。故从左往右依次是黄光(双缝干涉)、蓝光(单缝衍射)、紫光(双缝干涉)和红光(单缝衍射)。故选A。
[思维建模]
区分双缝干涉图样与单缝衍射图样的方法
(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，两侧的亮条纹逐渐变窄。
(2)根据条纹的亮度区分：双缝干涉形成的条纹从中央亮条纹往两侧亮条纹的亮度变化很小，各条纹亮度基本一致，而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。
1.利用图1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2中甲和乙两种图样。关于P处放置的光学元件，下列说法正确的是 ( )
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
全方位练明
√
解析：单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确。
2.用同一单缝研究a、b两种单色光产生的衍射现象，单色光a 的中心亮条纹比单色光b的宽。则这两种光 ( )
A.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角大
C.在同种玻璃中a光比b光的传播速度小
D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
√
解析：在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，会发生明显的衍射现象，由题可知单色光a衍射现象更明显，故在真空中a光波长更长，发生双缝干涉时，条纹间距Δy=，因此a光的相邻条纹间距大，A正确；因a光波长长，故a光折射率较小，根据sin C=可知，a光临界角大，B错误；根据v=可知，a光传播速度大，C错误；通过同一玻璃三棱镜时，折射率大的光，偏折程度大，因此b光的偏折程度大，D错误。
课时跟踪检测
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1.(双选)下列说法中正确的是 ( )
A.只有横波会发生干涉、衍射、折射现象
B.在波的干涉图样中，振动加强的点永远都振动加强
C.两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互减弱
D.当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，才能发生明显的衍射现象
√
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解析：各种波都能发生折射、干涉、衍射现象，A错误；两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互加强，波峰与波谷叠加相互削弱，故振动加强的点永远振动加强，振动减弱的点永远振动减弱，B正确，C错误；当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，才能发生明显的衍射现象，D正确。
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2.某同学使用激光器作为光源，在不透光的挡板
上开一条宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，
如图所示，则他在光屏上看到的条纹是 ( )
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解析：根据衍射条纹的特点进行判断，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，故B项正确，A、C、D项错误。
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3.(双选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的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 ( )
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
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解析：根据光发生明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，根据λ=知，到达地面的光是频率较小的一部分。
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4.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和
不透明圆板后，得到如图甲、乙所示的图样，
则下列说法错误的是 ( )
A.甲图属于圆孔衍射
B.乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D.发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
√
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解析：根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射，故A正确；乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但泊松认为这是非常荒谬的，后来菲涅耳等人发现圆板中心有这个亮斑，故B错误；不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C正确；发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。
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5.(双选)在抽制很细的金属丝的过程中，
可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装
置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，
用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况(如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是 ( )
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A.这是利用光的直线传播规律
B.这是利用光的衍射现象
C.如果屏上光斑变宽，表明细丝变粗了
D.如果屏上光斑变宽，表明细丝变细了
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解析：由题意知条纹的形成并非利用光的直线传播规律，而是利用光的衍射现象，A错误，B正确；如果屏上光斑变宽，表明细丝变细了，C错误，D正确。
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6.(双选)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，图像更清晰。如图甲所示，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 ( )
A.做单缝实验时，光强分布图如图乙所示
B.做单缝实验时，光强分布图如图丙所示
C.做双缝实验时，光强分布图如图乙所示
D.做双缝实验时，光强分布图如图丙所示
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解析：双缝干涉条纹等间距，条纹亮度基本一致，单缝衍射条纹是中央宽且亮、两边窄且变暗的明暗相间的条纹。若做单缝实验时，光强分布图如图乙所示，故A正确，B错误；若做双缝实验时，光强分布图如图丙所示，故C错误，D正确。
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7.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，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，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”成因相同的是 ( )
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，树影中呈现一个个小圆形光斑
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解析： “佛光现象”属于衍射现象，孔雀羽毛色彩斑斓也属于衍射现象，B项正确。A项属于光的折射，C项属于光的干涉，D项属于小孔成像，故A、C、D错误。
8.(双选)如图甲，可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，O是圆心，MN是法线。一束单色光线以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点，折射角为r，当入射角增大到也为r时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法正确的是 ( )
A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°
B.玻璃砖的折射率n=
C.此光在玻璃砖中的传播速度v=c
D.单缝b宽度较大
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解析：根据折射定律有n=，由题意知，玻璃砖的全反射临界角等于r，根据sin r=，结合i=30°，解得n=，r=45°，故A错误，B正确；光在玻璃砖中的传播速度为v==c，故C错误；由题图乙知，单色光通过单缝a后衍射现象比较显著，所以单缝a宽度较小，单缝b宽度较大，故D正确。
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9.一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.只有一条与缝宽相对应的亮条纹
D.无条纹，只存在一片红光
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解析：红光通过双缝时，产生了干涉现象，而干涉图样的特点是：中央出现亮条纹，两侧对称出现等间距的明暗相间的条纹；如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的是光的衍射条纹，衍射条纹是宽度不相等的条纹，中央亮条纹最宽，两侧为对称不等间隔的明暗相间的条纹，且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减小，故B正确，A、C、D错误。
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10.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，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是 ( )
A.甲是单缝、乙是双缝
B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.丙是小圆孔、丁是小圆板
D.丁是小圆孔、甲是双缝
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解析：衍射与干涉图样的区别：前者是中间亮条纹，越向两侧条纹宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔衍射图样的中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小圆孔衍射，丁是小圆板衍射，所以C正确。
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11.(4分)如图所示的4种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4幅图中，图____为红光的衍射图样，图_____为蓝光的干涉图样(均选填“1” “2” “3”或“4”)。
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解析：双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹。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，红光波长比蓝光波长长，即2、4分别对应蓝光和红光。双缝干涉条纹相邻亮条纹间距Δy=λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应红光和蓝光。
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12.(8分)分析以下现象产生的原因：
(1)通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光；(2分)
解析：白光通过盛水的玻璃杯发生折射，在适当的角度，各色光分离较大，可看到彩色光。
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(2)菜汤上的油花呈现彩色；(2分)
解析：光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射，两列反射光波相互叠加，产生干涉条纹，因此菜汤上的油花呈现彩色。
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(3)隔着帐幔看远处的灯，看到灯周围辐射彩色的光芒；(2分)
解析：远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，发生衍射，因此可看到灯周围辐射彩色的光芒。
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(4)光线照在花布上，可以看见花布上的图样。(2分)
解析：光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果。花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色。同理可以看到各种花纹反射的颜色。这样可以看到花布的图样。
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13.(8分)如图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。
(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。(4分)
解析：从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图(a)到图(d)，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图(a)到图(d)，四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小。
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(2)试说明照片(d)中的中央条纹的颜色及成因。(4分)
解析：图(d)中的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，叠加后，中央条纹即为白色。课时跟踪检测(十九) 光的衍射
1.(双选)下列说法中正确的是 ( )
A.只有横波会发生干涉、衍射、折射现象
B.在波的干涉图样中,振动加强的点永远都振动加强
C.两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强,波谷与波谷叠加相互减弱
D.当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时,才能发生明显的衍射现象
2.某同学使用激光器作为光源,在不透光的挡板上开一条宽为0.05 mm的窄缝,进行光的衍射实验,如图所示,则他在光屏上看到的条纹是 ( )、
3.(双选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的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 ( )
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
4.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,得到如图甲、乙所示的图样,则下列说法错误的是 ( )
A.甲图属于圆孔衍射
B.乙图的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D.发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到障碍物的影子里
5.(双选)在抽制很细的金属丝的过程中,可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示,在抽丝机的细丝出口附近,用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝,在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况(如图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况),便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置,下列说法中正确的是 ( )
A.这是利用光的直线传播规律
B.这是利用光的衍射现象
C.如果屏上光斑变宽,表明细丝变粗了
D.如果屏上光斑变宽,表明细丝变细了
6.(双选)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,图像更清晰。如图甲所示,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 ( )
A.做单缝实验时,光强分布图如图乙所示
B.做单缝实验时,光强分布图如图丙所示
C.做双缝实验时,光强分布图如图乙所示
D.做双缝实验时,光强分布图如图丙所示
7.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,当阳光照射较厚的云层时,日光射透云层后,会受到云层深处水滴或冰晶的反射,这种反射在穿过云雾表面时,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”成因相同的是 ( )
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,树影中呈现一个个小圆形光斑
8.(双选)如图甲,可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n,O是圆心,MN是法线。一束单色光线以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到也为r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法正确的是 ( )
A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°
B.玻璃砖的折射率n=
C.此光在玻璃砖中的传播速度v=c
D.单缝b宽度较大
9.一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.只有一条与缝宽相对应的亮条纹
D.无条纹,只存在一片红光
10.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,在光屏上得到如下四幅图样,关于光屏前传播方向上放置的装置,以下说法正确的是 ( )
A.甲是单缝、乙是双缝
B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.丙是小圆孔、丁是小圆板
D.丁是小圆孔、甲是双缝
11.(4分)如图所示的4种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4幅图中,图 为红光的衍射图样,图 为蓝光的干涉图样(均选填“1” “2” “3”或“4”)。
12.(8分)分析以下现象产生的原因:
(1)通过盛水的玻璃杯,在适当的角度,可看到彩色光;(2分)
(2)菜汤上的油花呈现彩色;(2分)
(3)隔着帐幔看远处的灯,看到灯周围辐射彩色的光芒;(2分)
(4)光线照在花布上,可以看见花布上的图样。(2分)
13.(8分)如图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。
(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。(4分)
(2)试说明照片(d)中的中央条纹的颜色及成因。(4分)
课时跟踪检测(十九)
1.选BD 各种波都能发生折射、干涉、衍射现象,A错误;两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强,波谷与波谷叠加相互加强,波峰与波谷叠加相互削弱,故振动加强的点永远振动加强,振动减弱的点永远振动减弱,B正确,C错误;当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时,才能发生明显的衍射现象,D正确。
2.选B 根据衍射条纹的特点进行判断,光的衍射条纹与狭缝平行,且中间宽、两边窄,故B项正确,A、C、D项错误。
3.选BD 根据光发生明显衍射的条件,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光线能到达地面,根据λ=知,到达地面的光是频率较小的一部分。
4.选B 根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射,故A正确;乙图的亮斑是“泊松亮斑”,最早由泊松先推算出这个亮斑,但泊松认为这是非常荒谬的,后来菲涅耳等人发现圆板中心有这个亮斑,故B错误;不管是圆孔衍射还是圆盘衍射,影像的边缘轮廓都是模糊不清的,故C正确;发生圆孔衍射时,圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径,即光绕到障碍物的影子里,故D正确。
5.选BD 由题意知条纹的形成并非利用光的直线传播规律,而是利用光的衍射现象,A错误,B正确;如果屏上光斑变宽,表明细丝变细了,C错误,D正确。
6.选AD 双缝干涉条纹等间距,条纹亮度基本一致,单缝衍射条纹是中央宽且亮、两边窄且变暗的明暗相间的条纹。若做单缝实验时,光强分布图如图乙所示,故A正确,B错误;若做双缝实验时,光强分布图如图丙所示,故C错误,D正确。
7.选B “佛光现象”属于衍射现象,孔雀羽毛色彩斑斓也属于衍射现象,B项正确。A项属于光的折射,C项属于光的干涉,D项属于小孔成像,故A、C、D错误。
8.选BD 根据折射定律有n=,由题意知,玻璃砖的全反射临界角等于r,根据sin r=,结合i=30°,解得n=,r=45°,故A错误,B正确;光在玻璃砖中的传播速度为v==c,故C错误;由题图乙知,单色光通过单缝a后衍射现象比较显著,所以单缝a宽度较小,单缝b宽度较大,故D正确。
9.选B 红光通过双缝时,产生了干涉现象,而干涉图样的特点是:中央出现亮条纹,两侧对称出现等间距的明暗相间的条纹;如果将双缝中一条缝挡住,其他不改变,光屏上出现的是光的衍射条纹,衍射条纹是宽度不相等的条纹,中央亮条纹最宽,两侧为对称不等间隔的明暗相间的条纹,且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减小,故B正确,A、C、D错误。
10.选C 衍射与干涉图样的区别:前者是中间亮条纹,越向两侧条纹宽度越小,后者明暗条纹宽度相等,可知甲图是双缝干涉条纹,乙图是单缝衍射条纹;根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知,小圆孔衍射图样的中央较大的区域内是亮的,周围是明暗相间的圆环,可知丙是小圆孔衍射,丁是小圆板衍射,所以C正确。
11.解析:双缝干涉条纹是等间距的,而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外,两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小,因此1、3为双缝干涉条纹,2、4为单缝衍射条纹。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,红光波长比蓝光波长长,即2、4分别对应蓝光和红光。双缝干涉条纹相邻亮条纹间距Δy=λ,红光波长比蓝光波长长,则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距,即1、3分别对应红光和蓝光。
答案:4 3
12.解析:(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射,在适当的角度,各色光分离较大,可看到彩色光。
(2)光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射,两列反射光波相互叠加,产生干涉条纹,因此菜汤上的油花呈现彩色。
(3)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙,发生衍射,因此可看到灯周围辐射彩色的光芒。
(4)光线照在花布上看见花布的图样,是由于光的反射与吸收的结果。花布是由各种颜色的花纹组成的,当白光照在花布上时红色花纹反射红光,吸收其他颜色的光,这样我们在该位置只看到红色。同理可以看到各种花纹反射的颜色。这样可以看到花布的图样。
答案:见解析
13.解析:(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出,由图(a)到图(d),衍射现象越来越明显,说明两测量脚间的狭缝越来越小,因此由图(a)到图(d),四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小。
(2)图(d)中的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,叠加后,中央条纹即为白色。
答案:见解析
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