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第3節　光的衍射
1～7題每題4分，共28分
1．(多選)(2023·寧波市高二月考)下列圖片是光的衍射現象的是(　　)
2．關于衍射，下列說法中正確的是(　　)
A．衍射現象中條紋的出現是光疊加后產生的結果
B．雙縫干涉中不存在光的衍射現象
C．一切波都很容易發生明顯的衍射現象
D．陽光下黑影的存在是一個與衍射現象相矛盾的客觀事實
3．(多選)在城市交通中，選用紅燈表示禁止通行，其原因是(　　)
A．紅光容易發生干涉
B．紅光照射的距離大
C．紅光容易引起人們的視覺反應
D．紅光容易發生衍射
4．利用如圖(a)所示的裝置，觀察光的干涉、衍射現象，在光屏上得到圖(b)中甲和乙兩種圖樣。則(　　)
A．甲對應單縫，乙對應雙縫
B．甲對應雙縫，乙對應單縫
C．都是單縫，甲對應的縫寬較大
D．都是雙縫，甲的雙縫間距較大
5．(多選)在白熾燈的照射下能從兩塊捏緊的玻璃板的表面看到彩色條紋，通過游標卡尺的狹縫觀察發光的白熾燈也會看到彩色條紋。這兩種現象(　　)
A．都是光的衍射現象
B．都是光的干涉現象
C．前者是光的干涉現象，后者是光的衍射現象
D．都是光的波動性的表現
6．(多選)某研究小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說法正確的是(　　)
A．甲圖屬于圓孔衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，后來泊松發現圓板中心的確有這個亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的
D．發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
7．(2023·上海華師大二附中高二期中)某同學在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05 mm的窄縫，使用平行單色光作光源，進行光的衍射實驗，如圖所示。則他在光屏上看到的條紋是下面圖中的(　　)
8～11題每題6分，共24分
8．如圖所示的4幅明暗相間的條紋，分別是紅光經過間距不同的雙縫及寬度不同的單縫所形成的。則這四幅圖(甲、乙、丙、丁)依次對應的是(　　)
A．雙縫寬間距、雙縫窄間距，寬單縫、窄單縫
B．雙縫窄間距、雙縫寬間距、窄單縫、寬單縫
C．寬單縫、窄單縫、雙縫寬間距、雙縫窄間距
D．窄單縫、寬單縫、雙縫窄間距、雙縫寬間距
9．(多選)在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是(　　)
A．將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄
B．使單縫寬度變大，衍射條紋間距變寬，光強增強
C．換用頻率較小的光照射，衍射條紋間距變寬
D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬
10．(多選)在抽制很細的金屬絲的過程中，可以用激光(平行單色光)隨時監測抽絲的粗細情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機的細絲出口附近，用一束激光沿與細絲垂直的方向照射細絲，在細絲的另一側用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況(如圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況)，便可知道抽制出的細絲是否合格。對于這種監控抽絲機的裝置，下列說法中正確的是(　　)
A．這是利用光的直線傳播規律
B．這是利用光的衍射現象
C．如果屏上條紋變寬，表明細絲變粗了
D．如果屏上條紋變寬，表明細絲變細了
11．(多選)如圖(a)所示是做雙縫干涉實驗的示意圖。先做操作1：用兩塊不同顏色的濾光片分別擋住雙縫屏上、下兩半部分Ⅰ和Ⅱ；接著再做操作2：用不透明的擋板擋住b縫。若兩塊濾光片一塊是紅色，一塊是藍色，紅光波長大于藍光波長，則(　　)
A．完成操作1后，光屏上出現的是圖(b)圖案，且甲是紅色條紋，乙是藍色條紋
B．完成操作1后，光屏上出現的是圖(c)圖案，且丙是藍色條紋，丁是紅色條紋
C．完成操作2后，光屏上出現的是圖(b)圖案，且甲是藍色條紋，乙是紅色條紋
D．完成操作2后，光屏上出現的是圖(c)圖案，且丙是紅色條紋，丁是藍色條紋
(8分)
12.單縫衍射實驗中所產生圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫與屏間距離的關系，和雙縫干涉實驗中所產生圖樣的相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長、縫與屏間距離的關系相同。利用單縫衍射實驗可以測量金屬的線膨脹系數，線膨脹系數是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所示是實驗的示意圖，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直的狹縫，平行單色光通過狹縫，在光屏上形成衍射圖樣，升高溫度，金屬棒膨脹使得狹縫寬度發生變化，衍射圖樣也隨之發生變化。在光波長已知的情況下，通過測量縫與屏間距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及其變化，進而計算出金屬的線膨脹系數。下列說法正確的是(　　)
A．溫度不變的情況下，光的波長越短，中央亮條紋寬度越寬
B．相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋寬度越窄
C．相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大
D．其他實驗條件相同，狹縫到光屏的距離越大，測得金屬的線膨脹系數越大
第3節　光的衍射
1．ACD　[X射線下的DNA晶體，是通過X射線的衍射拍到的圖片，A正確；彩色的肥皂膜是薄膜干涉現象產生的，B錯誤；泊松亮斑是由光照射不透光的小圓板產生衍射現象形成的，C正確；光經過大頭針的針尖時，大頭針尖邊緣輪廓模糊不清，這是光的衍射現象產生的，D正確。]
2．A　[衍射花紋圖樣是光波相互疊加的結果，故A正確；雙縫干涉中縫的寬度與波長差不多，光通過縫時，也發生了衍射現象，故B錯誤；衍射是波特有的現象，一切波都能發生衍射，當波長比障礙物或孔的寬度大時，才能發生明顯的衍射，故C錯誤；當波長比障礙物或孔的寬度小得多時，不能發生明顯的衍射，這時表現出直線傳播的特征，出現了影，影的存在與衍射現象并不是相互矛盾的，故D錯誤。]
3．CD　[紅光在可見光中的波長最長，是容易發生衍射，在霧天、雨天、沙塵暴等惡劣天氣里，使司機和行人都能看到紅燈，避免交通事故的發生；同時紅光也容易引起人們的視覺反應，故選C、D。]
4．A　[由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A正確，B、C、D錯誤。]
5．CD　[兩塊捏緊的玻璃板之間形成空氣薄膜，在白光的照射下表面看到彩色條紋是光的干涉現象；通過游標卡尺的狹縫觀察發光的白熾燈也會看到彩色條紋，是光的衍射現象。干涉和衍射都是波的特性，可以證明光具有波動性，故選C、D。]
6．ACD　[根據衍射圖樣的特點可知甲圖屬于圓孔衍射，故A正確；乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，但泊松認為這是非常荒謬的，后來菲涅耳與阿拉果在實驗中發現圓板中心有這個亮斑，故B錯誤；不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C正確；發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確。]
7．B　[根據衍射條紋的特點，光的衍射條紋與狹縫平行，且中間寬、兩邊窄，不等間距，故選B。]
8．A　[雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，故甲、乙兩圖是雙縫干涉圖樣，根據雙縫干涉條紋間距Δy＝λ可知雙縫間距越窄，Δy越大，故甲是雙縫寬間距，乙是雙縫窄間距；單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側寬度越小越暗，而單縫越窄，中央亮條紋越寬，故丙是寬單縫，丁是窄單縫，故選A。]
9．ACD　[在單縫衍射實驗中，當單縫寬度一定時，光波波長越長，頻率越小，衍射現象越明顯，衍射條紋間距越寬，而黃光的波長比綠光的波長長，故A、C正確；當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現象越明顯，條紋間距越寬，同時通光量越小，視野的亮度會變暗，光強越弱，故B錯誤；當光的波長一定、單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，故D正確。]
10．BD　[由題意知條紋的形成屬單縫衍射，并非運用光的直線傳播規律，而是利用光的衍射現象，A錯誤，B正確；由單縫衍射的特點知如果屏上條紋變寬，表明細絲變細了，C錯誤，D正確。]
11．AD　[操作1是雙縫干涉實驗，故條紋間距相等，光屏上出現題圖(b)圖案，由圖案知甲的波長大于乙的波長，故甲為紅色條紋，乙為藍色條紋，A正確；操作2是單縫衍射，條紋間距不相等，光屏上出現題圖(c)圖案，再結合波長關系可知D正確。]
12．C　[溫度不變的情況下，光的波長越短，衍射現象越不明顯，中央亮條紋寬度越窄，A錯誤；相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，即狹縫越窄，衍射現象越明顯，中央亮條紋寬度越寬，B錯誤；相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，則狹縫越窄，說明金屬膨脹量越大，C正確；金屬的線膨脹系數取決于金屬材料本身，與d、l、λ、Δy均無關，D錯誤。]第3節　光的衍射
[學習目標]　1.通過觀察演示實驗，知道光的衍射現象，知道產生明顯衍射現象的條件，知道幾種衍射現象的圖樣(重點)。2.通過分析衍射條紋的特點，能正確區分衍射條紋和干涉條紋(重難點)。3.知道衍射對分辨本領的影響和衍射光柵，知道衍射光柵的結構和衍射圖樣的特點。
一、衍射現象
1．光的衍射
光繞過障礙物偏離直線傳播的現象稱為____________。
2．產生明顯衍射的條件
障礙物或孔的尺寸________光的波長時能產生明顯的衍射。
3．三種衍射圖樣及其特點
(1)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現________________。如圖所示。
①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。
②圓孔越小，中央亮斑的直徑越________(填“大”或“小”)，同時亮度越弱。
(2)單縫衍射
①單色光通過狹縫時，在屏幕上出現明暗相間的條紋，中央條紋最寬最亮，兩側的亮條紋逐漸變暗變窄；白光通過狹縫時，在屏上出現彩色條紋，中央為白色條紋。
②波長一定時，單縫________(填“寬”或“窄”)的中央條紋寬，條紋間距大；單縫不變時，光波波長________(填“大”或“小”)的中央條紋寬，條紋間距大。
(3)圓盤衍射(泊松亮斑)
①若在單色光傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發現在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖所示。
②中央是亮斑，圓盤陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環。
光通過狹縫時會產生明顯的衍射現象，光通過比較寬的縫隙時我們看到“光沿直線傳播”，此時光是不是就不發生衍射了？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
例1　(多選)(2023·泉州市高二期末)沙塵暴時能見度只有幾十米甚至幾米，天空變黃變暗是由于(　　)
A．波長較短的光才到達地面
B．波長較長的光才到達地面
C．頻率較高的光才到達地面
D．頻率較低的光才到達地面
例2　(2023·荊州市高二期末)如圖所示的四種明暗相間的條紋分別是黃光、紫光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及紅光、藍光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的四幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(　　)
A．黃藍紫紅 B．黃紅紫藍
C．藍紫紅黃 D．藍黃紅紫
例3　一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現明、暗相間的干涉條紋。現在將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到(　　)
A．與原來相同的明暗相間的條紋，只是亮條紋比原來暗些
B．與原來不同的明暗相間的條紋，而中央亮條紋變寬些
C．只有一條與縫寬相對應的亮條紋
D．無條紋，只存在一片紅光
單縫衍射與雙縫干涉的比較
　　項目 異同點 單縫衍射 雙縫干涉
不同點 產生條件 狹縫足夠小(發生明顯衍射) 頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋寬度 條紋寬度不等，中央條紋最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 中央條紋最亮，越向兩側條紋越暗 各條紋亮度基本相同
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
例4　用單色光通過小圓盤和小圓孔做衍射實驗時，在光屏上得到衍射圖樣，它們的特征是(　　)
A．中央均為亮點的同心圓形條紋
B．中央均為暗點的同心圓形條紋
C．用小圓盤時中央是暗的，用小圓孔時中央是亮的
D．用小圓盤時中央是亮的，用小圓孔時中央是暗的
圓盤衍射和圓孔衍射圖樣的比較
　　　　種類 異同點 圓盤衍射 圓孔衍射
不同點 中心亮斑 較小 較大
亮(暗)環間距 隨環的半徑增大而減小 隨環的半徑增大而增大
背景 明亮 黑暗
相同點 均為明暗相間圓環，中心均有亮斑
二、衍射對分辨本領的影響
1．一個光學儀器的分辨本領，就是這個儀器能把彼此靠近的物體的像______________的能力。
2．光學顯微鏡和望遠鏡等光學儀器，其透鏡就相當于小圓孔，透鏡的直徑越小，產生的衍射現象越明顯，分辨本領就越________。
例5　(多選)用光學顯微鏡觀察物體時，由于衍射，被觀測的物體上的一個光點經過透鏡后不再會聚為一點而是形成了一個光斑，這樣物體的像就模糊了；電子束也是一種波，把電子加速后，它的物質波比可見光波長短得多，衍射現象的影響就小得多，這樣就可以極大地提高顯微鏡的分辨能力。已知物質波的波長為λ＝，p為物體的動量，h為普朗克常量。根據以上材料下列說法正確的是(　　)
A．該材料的信息說明了運動的電子也能發生衍射
B．為了進一步提高電子顯微鏡的分辨本領，應當降低加速電子的電壓
C．相比電子顯微鏡，在相同電壓加速后，質子顯微鏡的分辨本領更強
D．電子的動量越小，電子顯微鏡的分辨本領越強
三、衍射光柵
1．結構：在兩個螺桿上繃上許多平行的細金屬線，或者在玻璃上刻上許多均勻的細槽，因為它們有類似________的形狀，被稱為衍射光柵。
2．衍射光柵的種類：________光柵和________光柵。
3．衍射圖樣的特點：與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度________。
例6　(多選)關于衍射光柵，下列說法正確的是(　　)
A．衍射光柵是由許多等寬度的狹縫組成的
B．衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類
C．透射光柵中刻痕的部分相當于透光的狹縫
D．透射光柵中未刻痕的部分相當于透光的狹縫
第3節　光的衍射
一、
1．光的衍射　2.接近
3．(1)明暗相間的圓環　②大　(2)②窄　大
思考與討論
不是。當狹縫或障礙物尺寸接近光的波長時，會有明顯的衍射現象，狹縫較寬時，仍有衍射現象，只是不明顯。
二、1.分離開來　2.低
三、1.柵欄　2.反射　透射　3.增加
例1　BD　[沙塵暴時，當光的波長與沙塵顆粒的尺寸相當或明顯大于沙塵顆粒的尺寸時，會發生明顯衍射而到達地面，而根據c＝νλ可知波長越長，頻率越低，因此天空變黃變暗由于波長較長、頻率較低的光才能到達地面，故選B、D。]
例2　A　[雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，故1、3是雙縫干涉圖樣，根據雙縫干涉條紋間距Δy＝λ可知波長λ越大，Δy越大，故1是黃光的干涉圖樣，3是紫光的干涉圖樣。單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側寬度越小越暗，故2、4為單縫衍射圖樣，根據波長越長衍射現象越明顯，可知4為紅光的衍射圖樣，2為藍光的衍射圖樣。故從左向右依次是黃光(雙縫干涉)、藍光(單縫衍射)、紫光(雙縫干涉)和紅光(單縫衍射)，故選A。]
例3　B　[紅光通過雙縫時產生了干涉現象，說明每條縫都很窄，也應滿足發生明顯衍射的條件，所以擋住一條縫時發生明顯衍射現象，出現單縫衍射條紋，條紋的特點是中央亮條紋較寬且亮度大，故選B。]
例4　A　[圓孔衍射實驗圖樣與單色光通過小圓盤得到的泊松亮斑，它們的衍射圖樣是中央均為亮點的同心圓形條紋，故A正確，B、C、D錯誤。]
例5　AC　[材料中“電子束也是一種波”，可知運動的電子也能發生衍射，故A正確；為了進一步提高電子顯微鏡的分辨本領，應增加加速電子的電壓，使電子的速度更大，即動量更大，它的物質波波長更短，更不容易發生衍射，故B錯誤；由動能定理可知qU＝mv2＝＝，電子與質子經過相同的電壓加速后，質子獲得的動量更大，質子的物質波波長更小，即質子顯微鏡的分辨本領更強，故C正確；由λ＝可知，電子的動量越小，波長越長，越容易發生衍射即電子顯微鏡的分辨本領越弱，故D錯誤。]
例6　ABD　[對于透射光柵來說，當光照射到刻痕上時，光發生漫反射而不能透過，故選項C錯誤。](共50張PPT)
DIWUZHANG
第5章
第3節　光的衍射
1.通過觀察演示實驗，知道光的衍射現象，知道產生明顯衍射現象的條件，知道幾種衍射現象的圖樣(重點)。
2.通過分析衍射條紋的特點，能正確區分衍射條紋和干涉條紋(重難點)。
3.知道衍射對分辨本領的影響和衍射光柵，知道衍射光柵的結構和衍射圖樣的特點。
學習目標
一、衍射現象
二、衍射對分辨本領的影響
課時對點練
三、衍射光柵
內容索引
衍射現象
一
1.光的衍射
光繞過障礙物偏離直線傳播的現象稱為 。
2.產生明顯衍射的條件
障礙物或孔的尺寸 光的波長時能產生明顯的衍射。
3.三種衍射圖樣及其特點
(1)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出
現 。如圖所示。
①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小。
②圓孔越小，中央亮斑的直徑越 (填“大”或“小”)，同時亮度越弱。
光的衍射
接近
明暗相間的圓環
大
(2)單縫衍射
①單色光通過狹縫時，在屏幕上出現明暗相間的條紋，
中央條紋最寬最亮，兩側的亮條紋逐漸變暗變窄；白光
通過狹縫時，在屏上出現彩色條紋，中央為白色條紋。
②波長一定時，單縫 (填“寬”或“窄”)的中央條紋寬，條紋間距大；單縫不變時，光波波長 (填“大”或“小”)的中央條紋寬，條紋間距大。
窄
大
(3)圓盤衍射(泊松亮斑)
①若在單色光傳播途中放一個較小的圓形障礙物，會發現在影的中心有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。衍射圖樣如圖所示。
②中央是亮斑，圓盤陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環。
光通過狹縫時會產生明顯的衍射現象，光通過比較寬的縫隙時我們看到“光沿直線傳播”，此時光是不是就不發生衍射了？
思考與討論
答案　不是。當狹縫或障礙物尺寸接近光的波長時，會有明顯的衍射現象，狹縫較寬時，仍有衍射現象，只是不明顯。
　 (多選)(2023·泉州市高二期末)沙塵暴時能見度只有幾十米甚至幾米，天空變黃變暗是由于
A.波長較短的光才到達地面
B.波長較長的光才到達地面
C.頻率較高的光才到達地面
D.頻率較低的光才到達地面
例1
√
√
沙塵暴時，當光的波長與沙塵顆粒的尺寸相當或明顯大于沙塵顆粒的尺寸時，會發生明顯衍射而到達地面，而根據c＝νλ可知波長越長，頻率越低，因此天空變黃變暗由于波長較長、頻率較低的光才能到達地面，故選B、D。
　(2023·荊州市高二期末)如圖所示的四種明暗相間的條紋分別是黃光、紫光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及紅光、藍光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的四幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是
例2
A.黃藍紫紅 B.黃紅紫藍
C.藍紫紅黃 D.藍黃紅紫
√
雙縫干涉的圖樣是明暗相間的
干涉條紋，所有條紋寬度相同
且等間距，故1、3是雙縫干涉圖樣，根據雙縫干涉條紋間距Δy＝
可知波長λ越大，Δy越大，故1是黃光的干涉圖樣，3是紫光的干涉圖樣。單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側寬度越小越暗，故2、4為單縫衍射圖樣，根據波長越長衍射現象越明顯，可知4為紅光的衍射圖樣，2為藍光的衍射圖樣。故從左向右依次是黃光(雙縫干涉)、藍光(單縫衍射)、紫光(雙縫干涉)和紅光(單縫衍射)，故選A。
　一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現明、暗相間的干涉條紋。現在將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到
A.與原來相同的明暗相間的條紋，只是亮條紋比原來暗些
B.與原來不同的明暗相間的條紋，而中央亮條紋變寬些
C.只有一條與縫寬相對應的亮條紋
D.無條紋，只存在一片紅光
例3
√
紅光通過雙縫時產生了干涉現象，說明每條縫都很窄，也應滿足發生明顯衍射的條件，所以擋住一條縫時發生明顯衍射現象，出現單縫衍射條紋，條紋的特點是中央亮條紋較寬且亮度大，故選B。
總結提升
單縫衍射與雙縫干涉的比較
　　項目 異同點 單縫衍射 雙縫干涉
不同點 產生條件 狹縫足夠小(發生明顯衍射) 頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋寬度 條紋寬度不等，中央條紋最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 中央條紋最亮，越向兩側條紋越暗 各條紋亮度基本相同
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
　用單色光通過小圓盤和小圓孔做衍射實驗時，在光屏上得到衍射圖樣，它們的特征是
A.中央均為亮點的同心圓形條紋
B.中央均為暗點的同心圓形條紋
C.用小圓盤時中央是暗的，用小圓孔時中央是亮的
D.用小圓盤時中央是亮的，用小圓孔時中央是暗的
例4
√
圓孔衍射實驗圖樣與單色光通過小圓盤得到的泊松亮斑，它們的衍射圖樣是中央均為亮點的同心圓形條紋，故A正確，B、C、D錯誤。
總結提升
圓盤衍射和圓孔衍射圖樣的比較
　　　　種類 異同點 圓盤衍射 圓孔衍射
不同點 中心亮斑 較小 較大
亮(暗)環間距 隨環的半徑增大而減小 隨環的半徑增大而增大
背景 明亮 黑暗
相同點 均為明暗相間圓環，中心均有亮斑
返回
衍射對分辨本領的影響
二
1.一個光學儀器的分辨本領，就是這個儀器能把彼此靠近的物體的像
的能力。
2.光學顯微鏡和望遠鏡等光學儀器，其透鏡就相當于小圓孔，透鏡的直徑越小，產生的衍射現象越明顯，分辨本領就越 。
分離開來
低
　 (多選)用光學顯微鏡觀察物體時，由于衍射，被觀測的物體上的一個光點經過透鏡后不再會聚為一點而是形成了一個光斑，這樣物體的像就模糊了；電子束也是一種波，把電子加速后，它的物質波比可見光波長短得多，衍射現象的影響就小得多，這樣就可以極大地提高顯微鏡的分辨能力。已知物質波的波長為λ＝ ，p為物體的動量，h為普朗克常量。根據以上材料下列說法正確的是
A.該材料的信息說明了運動的電子也能發生衍射
B.為了進一步提高電子顯微鏡的分辨本領，應當降低加速電子的電壓
C.相比電子顯微鏡，在相同電壓加速后，質子顯微鏡的分辨本領更強
D.電子的動量越小，電子顯微鏡的分辨本領越強
例5
√
√
材料中“電子束也是一種波”，可知運動的電子也能發生衍射，故A正確；
為了進一步提高電子顯微鏡的分辨本領，應增加加速電子的電壓，使電子的速度更大，即動量更大，它的物質波波長更短，更不容易發生衍射，故B錯誤；
返回
衍射光柵
三
1.結構：在兩個螺桿上繃上許多平行的細金屬線，或者在玻璃上刻上許多均勻的細槽，因為它們有類似 的形狀，被稱為衍射光柵。
2.衍射光柵的種類： 光柵和 光柵。
3.衍射圖樣的特點：與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度 。
柵欄
反射
透射
增加
　 (多選)關于衍射光柵，下列說法正確的是
A.衍射光柵是由許多等寬度的狹縫組成的
B.衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類
C.透射光柵中刻痕的部分相當于透光的狹縫
D.透射光柵中未刻痕的部分相當于透光的狹縫
例6
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對于透射光柵來說，當光照射到刻痕上時，光發生漫反射而不能透過，故選項C錯誤。　　　　　
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課時對點練
四
1.(多選)(2023·寧波市高二月考)下列圖片是光的衍射現象的是
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基礎對點練
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X射線下的DNA晶體，是通過X射線的衍射拍到的圖片，A正確；
彩色的肥皂膜是薄膜干涉現象產生的，B錯誤；
泊松亮斑是由光照射不透光的小圓板產生衍射現象形成的，C正確；
光經過大頭針的針尖時，大頭針尖邊緣輪廓模糊不清，這是光的衍射現象產生的，D正確。
2.關于衍射，下列說法中正確的是
A.衍射現象中條紋的出現是光疊加后產生的結果
B.雙縫干涉中不存在光的衍射現象
C.一切波都很容易發生明顯的衍射現象
D.陽光下黑影的存在是一個與衍射現象相矛盾的客觀事實
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衍射花紋圖樣是光波相互疊加的結果，故A正確；
雙縫干涉中縫的寬度與波長差不多，光通過縫時，也發生了衍射現象，故B錯誤；
衍射是波特有的現象，一切波都能發生衍射，當波長比障礙物或孔的寬度大時，才能發生明顯的衍射，故C錯誤；
當波長比障礙物或孔的寬度小得多時，不能發生明顯的衍射，這時表現出直線傳播的特征，出現了影，影的存在與衍射現象并不是相互矛盾的，故D錯誤。
3.(多選)在城市交通中，選用紅燈表示禁止通行，其原因是
A.紅光容易發生干涉
B.紅光照射的距離大
C.紅光容易引起人們的視覺反應
D.紅光容易發生衍射
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紅光在可見光中的波長最長，是容易發生衍射，在霧天、雨天、沙塵暴等惡劣天氣里，使司機和行人都能看到紅燈，避免交通事故的發生；同時紅光也容易引起人們的視覺反應，故選C、D。
4.利用如圖(a)所示的裝置，觀察光的干涉、衍射現象，在光屏上得到圖(b)中甲和乙兩種圖樣。則
A.甲對應單縫，乙對應雙縫
B.甲對應雙縫，乙對應單縫
C.都是單縫，甲對應的縫寬較大
D.都是雙縫，甲的雙縫間距較大
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由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A正確，B、C、D錯誤。
5.(多選)在白熾燈的照射下能從兩塊捏緊的玻璃板的表面看到彩色條紋，通過游標卡尺的狹縫觀察發光的白熾燈也會看到彩色條紋。這兩種現象
A.都是光的衍射現象
B.都是光的干涉現象
C.前者是光的干涉現象，后者是光的衍射現象
D.都是光的波動性的表現
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兩塊捏緊的玻璃板之間形成空氣薄膜，在白光的照射下表面看到彩色條紋是光的干涉現象；通過游標卡尺的狹縫觀察發光的白熾燈也會看到彩色條紋，是光的衍射現象。干涉和衍射都是波的特性，可以證明光具有波動性，故選C、D。
6.(多選)某研究小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說法正確的是
A.甲圖屬于圓孔衍射
B.乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先
推算出這個亮斑，后來泊松發現圓板中心的確有這個亮斑
C.不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的
D.發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到
障礙物的影子里
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根據衍射圖樣的特點可知甲圖屬于圓孔衍射，故A正確；
乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，但泊松認為這是非常荒謬的，后來菲涅耳與阿拉果在實驗中發現圓板中心有這個亮斑，故B錯誤；
不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣
輪廓都是模糊不清的，故C正確；
發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確。
7.(2023·上海華師大二附中高二期中)某同學在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05 mm的窄縫，使用平行單色光作光源，進行光的衍射實驗，如圖所示。則他在光屏上看到的條紋是下面圖中的
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根據衍射條紋的特點，光的衍射條紋與狹縫平行，且中間寬、兩邊窄，不等間距，故選B。
8.如圖所示的4幅明暗相間的條紋，分別是紅光經過間距不同的雙縫及寬度不同的單縫所形成的。則這四幅圖(甲、乙、丙、丁)依次對應的是
A.雙縫寬間距、雙縫窄間距，寬單縫、
窄單縫
B.雙縫窄間距、雙縫寬間距、窄單縫、
寬單縫
C.寬單縫、窄單縫、雙縫寬間距、雙縫窄間距
D.窄單縫、寬單縫、雙縫窄間距、雙縫寬間距
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能力綜合練
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9.(多選)在單縫衍射實驗中，下列說法正確的是
A.將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄
B.使單縫寬度變大，衍射條紋間距變寬，光強增強
C.換用頻率較小的光照射，衍射條紋間距變寬
D.增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬
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在單縫衍射實驗中，當單縫寬度一定時，光波波長越長，頻率越小，衍射現象越明顯，衍射條紋間距越寬，而黃光的波長比綠光的波長長，故A、C正確；
當光的波長一定時，單縫寬度越小，衍射現象越明顯，條紋間距越寬，同時通光量越小，視野的亮度會變暗，光強越弱，故B錯誤；
當光的波長一定、單縫寬度也一定時，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距也會變寬，故D正確。
10.(多選)在抽制很細的金屬絲的過程中，可以用激光(平行單色光)隨時監測抽絲的粗細情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機的細絲出口附近，用一束激光沿與細絲垂直的方向照射細絲，在細絲的另一側用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況(如圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況)，便可知道抽制出的細絲是否合格。對于這種監控抽絲機的裝置，下列說法中正確的是
A.這是利用光的直線傳播規律
B.這是利用光的衍射現象
C.如果屏上條紋變寬，表明細絲變粗了
D.如果屏上條紋變寬，表明細絲變細了
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由題意知條紋的形成屬單縫衍射，并非
運用光的直線傳播規律，而是利用光的
衍射現象，A錯誤，B正確；
由單縫衍射的特點知如果屏上條紋變寬，
表明細絲變細了，C錯誤，D正確。
11.(多選)如圖(a)所示是做雙縫干涉實驗的示意圖。先做操作1：用兩塊不同顏色的濾光片分別擋住雙縫屏上、下兩半部分Ⅰ和Ⅱ；接著再做操作2：用不透明的擋板擋住b縫。若兩塊濾光片一塊是紅色，一塊是藍色，紅光波長大于藍光波長，則
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A.完成操作1后，光屏上出現的是圖(b)圖案，且甲是紅色條紋，乙是藍色條紋
B.完成操作1后，光屏上出現的是圖(c)圖案，且丙是藍色條紋，丁是紅色條紋
C.完成操作2后，光屏上出現的是圖(b)圖案，且甲是藍色條紋，乙是紅色條紋
D.完成操作2后，光屏上出現的是圖(c)圖案，且丙是紅色條紋，丁是藍色條紋
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操作1是雙縫干涉實驗，故條紋間距相等，光屏上出現題圖(b)圖案，由圖案知甲的波長大于乙的波長，故甲為紅色條紋，乙為藍色條紋，A正確；
操作2是單縫衍射，條紋間距不相等，光屏上出現題圖(c)圖案，再結合波長關系可知D正確。
12.單縫衍射實驗中所產生圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫與屏間距離的關系，和雙縫干涉實驗中所產生圖樣的相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長、縫與屏間距離的關系相同。利用單縫衍射實驗可以測量金屬的線膨脹系數，線膨脹系數是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所示是實驗的示意圖，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直的狹縫，平行單色光通過狹縫，在光屏上形成衍射圖樣，升高溫度，金屬棒膨脹使得狹縫寬度發生變化，衍射圖樣也隨之發生變化。在光波長已知的情況下，
通過測量縫與屏間距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度
及其變化，進而計算出金屬的線膨脹系數。下列說法正確的是
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尖子生選練
A.溫度不變的情況下，光的波長越短，中央亮條紋
寬度越寬
B.相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條
紋寬度越窄
C.相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大
D.其他實驗條件相同，狹縫到光屏的距離越大，測得金屬的線膨脹系數
越大
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溫度不變的情況下，光的波長越短，衍射現象越
不明顯，中央亮條紋寬度越窄，A錯誤；
相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，即狹縫越
窄，衍射現象越明顯，中央亮條紋寬度越寬，B錯誤；
相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，則狹縫越窄，說明金屬膨脹量越大，C正確；
金屬的線膨脹系數取決于金屬材料本身，與d、l、λ、Δy均無關，D錯誤。
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