資源簡介

第六節　光的衍射和偏振
第七節　激光
1～8題每題8分，共64分
考點一　光的衍射
1．下列現象中屬于光的衍射現象的是(　　)
A．雨后天空美麗的彩虹
B．陽光下肥皂膜的彩色條紋
C．光通過三棱鏡產生的彩色條紋
D．對著日光燈從兩鉛筆縫中看到的彩色條紋
2.某同學使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05 mm的窄縫(水平)，進行光的衍射實驗，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是(　　)
3．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．前者是光的衍射現象，后者是光的干涉現象
4．在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，在光屏上得到如下四幅圖樣，關于光屏前傳播方向上放置的裝置，以下說法正確的是(　　)
A．甲是單縫、乙是雙縫
B．乙是雙縫、丙是小圓孔
C．丙是小圓孔、丁是小圓板
D．甲是雙縫、丁是小圓孔
考點二　光的偏振
5．夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振動方向與路面平行。人佩戴的太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃制成的，鏡片的透振方向應是(　　)
A．豎直的 B．水平的
C．斜向左上45° D．斜向右上45°
6．(多選)當以入射光線為軸轉動偏振片時，通過偏振片觀察電燈、燭焰、月球、反光的黑板，看到的現象有何不同(　　)
A．觀察電燈和燭焰時，透射光的強弱隨偏振片的旋轉而變化
B．觀察電燈和燭焰時，透射光的強弱不隨偏振片的旋轉而變化
C．觀察月球和反光的黑板時，透射光的強弱不隨偏振片的旋轉而變化
D．觀察月球和反光的黑板時，透射光的強弱隨偏振片的旋轉而變化
考點三　激光
7．關于激光，下列說法正確的是(　　)
A．激光是自然界中某種物質直接發光產生的
B．激光的相干性好，任何兩束激光都能發生干涉
C．用激光照射不透明擋板上的小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環
D．激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息
8．使激光束的寬度在納米級范圍內，可恢復人體已損壞的器官，對DNA分子進行超微型基因修復，將至今尚令人類無奈的癌癥徹底根除，這主要是利用激光的(　　)
A．單色性 B．方向性
C．高能量 D．偏振性
9～11題每題9分，共27分
9．(多選)發生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．波長較短的光才能到達地面
B．波長較長的光才能到達地面
C．頻率較高的光才能到達地面
D．頻率較低的光才能到達地面
10．(多選)(2023·深圳市翠園中學期中)下列關于光的特性的說法中，正確的是(　　)
A．太陽光不顯示出偏振性，月光顯示出偏振性
B．泊松亮斑屬于光的衍射現象，能夠說明光具有波動性
C．利用激光平行度好的特性，可以精準定位遠距離目標
D．光是縱波，它的傳播不需要介質
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
　(9分)
12．夜晚，汽車前燈發出的強光將迎面駛來的汽車司機照得睜不開眼，嚴重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變為偏振光；同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與對面燈光的振動方向垂直，但還要能看清自己車燈發出的光所照亮的物體。假設所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設置，以下措施可行的是(　　)
A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是豎直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°
第六節　光的衍射和偏振
第七節　激光
1．D　[雨后天空美麗的彩虹，這是太陽光通過懸浮在空氣中細小的水珠折射而成的，白光經水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現象叫作光的色散現象，故A錯誤；陽光照射在肥皂泡上出現彩色條紋屬于光的干涉，故B錯誤；一束白光通過三棱鏡產生的彩色條紋屬于光的折射現象，故C錯誤；通過兩鉛筆縫觀察日光燈可看到彩色條紋，屬于單縫衍射，故D正確。]
2．D　[單縫衍射條紋中間寬，兩側越來越窄，又由于單縫是水平的，故衍射條紋也是水平的，D對。]
3．C　[兩塊捏緊的玻璃板之間形成空氣薄膜，在白光的照射下能從玻璃板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。故選C。]
4．C　[衍射圖樣中間是明條紋，越向兩側條紋寬度越小，干涉圖樣的明暗條紋寬度相等，可知題圖甲是雙縫干涉條紋，題圖乙是單縫衍射條紋；根據圓孔衍射與圓板衍射的區別可知，圓孔衍射的圖樣中央較大的區域是亮的，周圍是明暗相間的圓環，圓板衍射的圖樣中間較大的區域是暗的，在暗區域中心存在一亮斑，可知題圖丙是圓孔衍射圖樣，題圖丁是圓板衍射圖樣，所以C正確。]
5．A　[太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃制成的偏振片，該偏振片的透振方向與反射光的振動方向垂直，由于反射光的振動方向與路面平行，則鏡片的透振方向沿豎直方向。故選A。]
6．BD　[電燈和燭焰發出的光為自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同；觀察到的月球和反光的黑板的光為反射后的光，為偏振光，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定的方向振動。故選B、D。]
7．D　[激光是人造光，不是自然界中某種物質直接發光產生的，故A錯誤；激光相干性好，但只有頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩束激光才能發生干涉，故B錯誤；用激光照射不透明擋板上的小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，故C錯誤；激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。]
8．C　[激光由于能將巨大能量高度集中地輻射出來，所以在醫學上做“光刀”切開皮膚、切除腫瘤或做其他外科手術，故C正確。]
9．BD　[發生沙塵暴時，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＝λf可知波長越長，頻率越低，因此天空變黃變暗是由于波長較長、頻率較低的光才能到達地面，故選B、D。]
10．ABC　[太陽光是自然光，各個方向振動的光的強度相同，月光是偏振光，故A正確；當單色光照射在直徑恰當的小圓板時，會在之后的光屏上出現環狀的互為同心圓的衍射條紋，并且在所有同心圓的圓心處會出現一個極小的亮斑。衍射說明光具有波動性，故B正確；激光平行度好，不容易發散，方向性強，故C正確；光的傳播不需要介質，但光是橫波而不是縱波，D錯誤。]
11．AD　[題圖(b)中的條紋為等間距明暗相間條紋，是干涉圖樣。題圖(c)為中間最寬且不等間距明暗相間條紋，是衍射條紋。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．D　[若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透振方向水平，從車燈發出的光經物體反射后將不能透過前窗玻璃，司機面前將是一片漆黑，A錯誤；若前窗玻璃與車燈玻璃的透振方向均豎直，則對面車燈的光仍能照得司機睜不開眼，B錯誤；若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°，則車燈發出的光經物體反射后無法透進本車車窗內，卻可以透進對面車的車窗內，C錯誤；若前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°，則車燈發出的光經物體反射后可以透進本車車窗內，且不可以透進對面車的車窗內，D正確。]第六節　光的衍射和偏振
第七節　激光
[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(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.觀察光的偏振現象，知道光是一種橫波，能解釋生活中的常見偏振現象(難點)。4.了解激光的特點及應用。
一、光的衍射
蠟燭照到可調節孔大小的擋板上，將孔由大逐漸調小的過程中，光屏上會出現什么圖樣？說明其中的道理。
1．光的衍射：用單色平行光照射狹縫，當縫很________時，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了____________的地方，這就是光的衍射現象。
2．各種不同形狀的障礙物都能使光發生____________，致使影的輪廓模糊不清，出現________________的條紋。
說明：衍射條紋是由于來自不同位置的光，通過縫或孔之后疊加時加強或者削弱的結果，所以說衍射中也存在干涉現象。
3．發生明顯衍射現象的條件：障礙物或狹縫的尺寸可以與光的波長相當，甚至比光的波長____________。
4．三種衍射圖樣的特點
(1)單縫衍射
①單色光通過狹縫時，在屏上出現____________的條紋，中央條紋________________，兩側的亮條紋逐漸變暗變窄；
②波長一定時，單縫____________(填“寬”或“窄”)的中央亮條紋寬，條紋間距大；單縫不變時，光波波長____________(填“大”或“小”)的中央亮條紋寬，條紋間距大。
(2)圓孔衍射：單色光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現明暗相間的圓環。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，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。波長越長，中央圓形亮斑的直徑越大。
(3)圓板衍射(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(與圓孔衍射圖樣中心亮斑比較，泊松亮斑較小)，圓板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。
1．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？
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2．如果讓白光分別通過狹縫或圓孔，那么形成的衍射圖樣各有什么特點？
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(1)紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋。(　　　)
(2)白光的單縫衍射圖樣是白黑相間的直條紋。(　　　)
(3)單色光的圓孔衍射，中央為大且亮的圓斑，周圍為等間距的同心圓。(　　　)
例1　(2024·江門市廣雅中學高二月考)某研究性學習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，下列說法正確的是(　　)
A．甲圖的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓板衍射
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確實有這個亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓板衍射，影像的邊緣輪廓都是清晰的
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
例2　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(黑色部分表示明條紋)。在下面的四幅圖中從左往右排列，明條紋的顏色依次是(　　)
A．黃藍紫紅 B．黃紅紫藍
C．藍紫紅黃 D．藍黃紅紫
種類 項目 單縫衍射 雙縫干涉
圖樣
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3　(2023·潮州市金山中學高二段考)抽制細絲時可用激光監控其粗細，如圖所示，激光束越過細絲時產生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規律相同，則下列描述正確的是(　　)
A．這是利用光的直線傳播現象
B．這是利用光的干涉現象
C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了
D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細了
二、光的偏振
結合繩波和彈簧波的特點，分析這兩種波能否通過狹縫？
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1．橫波有偏振性，縱波不具有偏振性。
2．偏振片：是一種由特殊的材料制成的元件，有一個__________的方向，叫作“透振方向”。
說明：當光的振動方向與透振方向平行時，光能完全通過偏振片；當光的振動方向與透振方向垂直時，光不能通過偏振片；當處于兩者之間時，光只能部分通過偏振片。
3．偏振光：具有特定振動方向的光。
4．光的偏振性驗證了光是一種______波。
5．偏振現象的應用
(1)偏振光眼鏡：保護眼睛免受強反射光的傷害，有效地衰減進入眼睛的強光。
(2)攝影技術的應用：通過偏振濾光片，有效地減弱水面、玻璃面反射光的作用，從而獲得清晰的照片。
(3)3D電影原理：在每架放映機前裝有一塊偏振片，其透振方向互相垂直。觀眾所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片透振方向互相垂直，且左眼鏡片與左放映機前偏振片的透振方向一致，右眼鏡片與右邊放映機前偏振片的透振方向一致。這樣，每只眼睛只能看到相應的偏振光圖像，這樣就會產生立體感。
如圖所示，觀察光源(或陽光)通過偏振片后透射光的強度變化
(1)讓陽光或燈光通過偏振片 P，在 P 的另一側觀察，透射光的強度有什么變化？如果以光的傳播方向為軸旋轉偏振片P，透射光的強度又如何變化？
(2)在偏振片 P 的后面再放置另一個偏振片Q，以光的傳播方向為軸旋轉偏振片 Q，觀察通過兩塊偏振片的透射光的強度有什么變化？
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例4　(多選)如圖所示，P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照射P時能在P的另一側觀察到透射光(　　)
A．太陽光
B．沿豎直方向振動的光
C．沿水平方向振動的光
D．沿與豎直方向成45°角的方向振動的光
自然光與偏振光的比較
自然光 偏振光
不同點 光的來源 太陽、蠟燭、日光燈及發光二極管等普通光源直接發出的光 自然光通過偏振片后的光或由某種介質反射或折射的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿所有方向，且沿各個方向振動的光波的強度都相同 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿某個特定方向(與偏振片透振方向一致)
相同點 不管是自然光還是偏振光，傳播方向與振動方向一定垂直
三、激光
特性 特點 應用
單色性好 激光發射的光譜寬度很窄 單色光源
相干性好 激光是人工產生的相干光束，具有頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的特點 相干光源
平行度好 激光束的發散角很小，方向性很強，能量在空間高度集中，不容易發散 激光測距，目標跟蹤等
亮度高 激光的亮度比普通光源高出1012～1019倍，是目前最亮的光源，強激光甚至可產生上億度的高溫 工業上激光切割、焊接，醫學上用激光做“光刀”，美容上的“激光祛斑”，軍事上的激光武器等
例5　(2023·深圳市寶安中學高二期中)2023年諾貝爾物理學獎頒發給“為研究物質中的電子動力學，而產生阿秒激光的實驗方法”方面所做出貢獻的三位科學家。下列激光的特性及其應用，正確的是(　　)
A．實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗，是利用激光純凈度高
B．醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜，是利用激光的相干性
C．激光束很容易給堅硬的材料上打孔，是利用激光的平行度好
D．激光能夠比較精確測量地球到月球的距離，是利用激光的亮度高
答案精析
一、
易錯辨析
(1)√　(2)×　(3)×
例1　D　[題圖乙的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓板衍射，故A錯誤；題圖乙的亮斑是“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，后來阿拉果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板衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C錯誤；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。]
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Δx＝λ，可知波長λ越大，Δx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　D　[當障礙物的尺寸與波的波長相當，或小于波的波長，會發生明顯的衍射，該裝置的原理是利用光的衍射現象，故A、B錯誤；如果屏上條紋變寬，說明衍射現象更加明顯，則抽制的絲變細了，故C錯誤，D正確。]
二、
例4　ABD　[偏振片只讓沿某一方向振動的光順利通過，當偏振片的透振方向與光的振動方向的夾角不為90°時，有光透過偏振片，但透射光的強度變弱。太陽光是自然光，光波可沿垂直于光傳播方向的任意方向振動，所以在P的另一側能觀察到透射光；沿豎直方向振動的光，振動方向與偏振片的透振方向相同，也可看到透射光；沿水平方向振動的光，其振動方向與偏振片的透振方向垂直，所以看不到透射光；沿與豎直方向成45°角的方向振動的光，其振動方向與透振方向不垂直，仍可看到透射光，故選項A、B、D正確，C錯誤。]
三、
例5　A　[實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗，是利用激光純凈度高，頻率單一，相干性好的特點，選項A正確；醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜，是利用激光的亮度高，強度大，能量集中的特點，選項B錯誤；激光束很容易給堅硬的材料上打孔，是利用激光的亮度高，強度大，能量集中的特點，選項C錯誤；激光能夠比較精確測量地球到月球的距離，是利用激光的平行度好，選項D錯誤。](共58張PPT)
DISIZHANG
第四章
第六節　光的衍射和偏振
第七節　激光
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(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.觀察光的偏振現象，知道光是一種橫波，能解釋生活中的常見偏振現象(難點)。
4.了解激光的特點及應用。
學習目標
一、光的衍射
二、光的偏振
課時對點練
內容索引
三、激光
光的衍射
一
蠟燭照到可調節孔大小的擋板上，將孔由大逐漸調小的過程中，光屏上會出現什么圖樣？說明其中的道理。
答案　(1)當孔較大時，在光屏上形成類似孔的亮斑，這是光沿直線傳播的結果。
(2)當孔變得較小時，在屏上形成燭焰的倒像(小孔成像)。
(3)當孔再變小時，在屏上形成明暗相間的圓環，這是光發生衍射的結果。
1.光的衍射：用單色平行光照射狹縫，當縫很 時，光沒有沿直線傳播，它繞過了縫的邊緣，傳播到了 的地方，這就是光的衍射現象。
2.各種不同形狀的障礙物都能使光發生 ，致使影的輪廓模糊不清，出現 的條紋。
說明：衍射條紋是由于來自不同位置的光，通過縫或孔之后疊加時加強或者削弱的結果，所以說衍射中也存在干涉現象。
3.發生明顯衍射現象的條件：障礙物或狹縫的尺寸可以與光的波長相當，甚至比光的波長 。
梳理與總結
窄
相當寬
明暗相間
衍射
還小
4.三種衍射圖樣的特點
(1)單縫衍射
①單色光通過狹縫時，在屏上出現 的條紋，中央條紋 ，兩側的亮條紋逐漸變暗變窄；
②波長一定時，單縫 (填“寬”或“窄”)的中央亮條紋寬，條紋間距大；單縫不變時，光波波長 (填“大”或“小”)的中央亮條紋寬，條紋間距大。
明暗相間
最寬最亮
窄
大
(2)圓孔衍射：光通過小孔(孔很小)時，在光屏上出現明暗相間的圓環。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，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。波長越長，中央圓形亮斑的直徑越大。
(3)圓板衍射(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(與圓孔衍射圖樣中心亮斑比較，泊松亮斑較小)，圓板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。
討論與交流
1.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？
答案　不是。當狹縫或障礙物尺寸與光的波長相當或比波長還小時，會有明顯衍射，狹縫較寬時，仍有衍射，只是不明顯。
2.如果讓白光分別通過狹縫或圓孔，那么形成的衍射圖樣各有什么特點？
答案　白光通過狹縫時，衍射圖樣中央為白色亮條紋，兩側為彩色條紋；白光通過圓孔時，衍射圖樣中央是大且亮的白色光斑，周圍是彩色的同心圓環。
(1)紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋。(　　)
(2)白光的單縫衍射圖樣是白黑相間的直條紋。(　　)
(3)單色光的圓孔衍射，中央為大且亮的圓斑，周圍為等間距的同心圓。(　　)
×
√
×
　(2024·江門市廣雅中學高二月考)某研究性學習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，下列說法正確的是
A.甲圖的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓板
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
板中心確實有這個亮斑
C.不管是圓孔衍射還是圓板衍射，影像的邊緣輪廓都是清晰的
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
例1
√
題圖乙的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓板衍射，故A錯誤；
題圖乙的亮斑是“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，后來阿拉果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板衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C錯誤；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。
　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(黑色部分表示明條紋)。在下面的四幅圖中從左往右排列，明條紋的顏色依次是
A.黃藍紫紅
B.黃紅紫藍
C.藍紫紅黃
D.藍黃紅紫
例2
√
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，
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。
總結提升
種類 項目 單縫衍射 雙縫干涉
圖樣
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 　(2023·潮州市金山中學高二段考)抽制細絲時可用激光監控其粗細，如圖所示，激光束越過細絲時產生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規律相同，則下列描述正確的是
A.這是利用光的直線傳播現象
B.這是利用光的干涉現象
C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了
D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細了
例3
√
當障礙物的尺寸與波的波長相當，或小于波的波長，會發生明顯的衍射，該裝置的原理是利用光的衍射現象，故A、B錯誤；
如果屏上條紋變寬，說明衍射現象更加明顯，則抽制的絲變細了，故C錯誤，D正確。
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光的偏振
二
結合繩波和彈簧波的特點，分析這兩種波能否通過狹縫？
答案　當繩波振動方向與狹縫方向一致時，繩上的橫波能穿過狹縫，當繩波振動方向與狹縫方向不一致時，繩上的橫波不能穿過狹縫；在彈簧上傳播的縱波，無論狹縫的方向如何，波都能穿過。
1.橫波有偏振性，縱波不具有偏振性。
2.偏振片：是一種由特殊的材料制成的元件，有一個 的方向，叫作“透振方向”。
說明：當光的振動方向與透振方向平行時，光能完全通過偏振片；當光的振動方向與透振方向垂直時，光不能通過偏振片；當處于兩者之間時，光只能部分通過偏振片。
梳理與總結
特殊
3.偏振光：具有特定振動方向的光。
4.光的偏振性驗證了光是一種 波。
5.偏振現象的應用
(1)偏振光眼鏡：保護眼睛免受強反射光的傷害，有效地衰減進入眼睛的強光。
(2)攝影技術的應用：通過偏振濾光片，有效地減弱水面、玻璃面反射光的作用，從而獲得清晰的照片。
橫
(3)3D電影原理：在每架放映機前裝有一塊偏振片，其透振方向互相垂直。觀眾所戴的偏振眼鏡的兩只鏡片透振方向互相垂直，且左眼鏡片與左放映機前偏振片的透振方向一致，右眼鏡片與右邊放映機前偏振片的透振方向一致。這樣，每只眼睛只能看到相應的偏振光圖像，這樣就會產生立體感。
如圖所示，觀察光源(或陽光)通過偏振片后透射光的強度變化
例4
(1)讓陽光或燈光通過偏振片 P，在 P 的另一側觀察，透射光的強度有什么變化？如果以光的傳播方向為軸旋轉偏振片P，透射光的強度又如何變化？
答案　可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；繼續旋轉偏振片 P，透射光的強度不發生變化。
(2)在偏振片 P 的后面再放置另一個偏振片Q，以光的傳播方向為軸旋轉偏振片 Q，觀察通過兩塊偏振片的透射光的強度有什么變化？
答案　當偏振片Q的透振方向與偏振片 P的透振方向平行時，穿過Q的光最強；繼續旋轉偏振片Q，亮度變暗，當偏振片Q的透振方向與偏振片 P的透振方向垂直時，光不能透過Q。
　(多選)如圖所示，P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照射P時能在P的另一側觀察到透射光
A.太陽光
B.沿豎直方向振動的光
C.沿水平方向振動的光
D.沿與豎直方向成45°角的方向振動的光
例4
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√
√
偏振片只讓沿某一方向振動的光順利通過，當偏
振片的透振方向與光的振動方向的夾角不為90°時，
有光透過偏振片，但透射光的強度變弱。太陽光是自然光，光波可沿垂直于光傳播方向的任意方向振動，所以在P的另一側能觀察到透射光；沿豎直方向振動的光，振動方向與偏振片的透振方向相同，也可看到透射光；沿水平方向振動的光，其振動方向與偏振片的透振方向垂直，所以看不到透射光；沿與豎直方向成45°角的方向振動的光，其振動方向與透振方向不垂直，仍可看到透射光，故選項A、B、D正確，C錯誤。
總結提升
自然光與偏振光的比較
自然光 偏振光
不 同 點 光的 來源 太陽、蠟燭、日光燈及發光二極管等普通光源直接發出的光 自然光通過偏振片后的光或由某種介質反射或折射的光
光的振 動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿所有方向，且沿各個方向振動的光波的強度都相同 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿某個特定方向(與偏振片透振方向一致)
相同點 不管是自然光還是偏振光，傳播方向與振動方向一定垂直 返回
激光
三
特性 特點 應用
單色性好 激光發射的光譜寬度很窄 單色光源
相干性好 激光是人工產生的相干光束，具有頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的特點 相干光源
平行度好 激光束的發散角很小，方向性很強，能量在空間高度集中，不容易發散 激光測距，目標跟蹤等
亮度高 激光的亮度比普通光源高出1012～1019倍，是目前最亮的光源，強激光甚至可產生上億度的高溫 工業上激光切割、焊接，醫學上用激光做“光刀”，美容上的“激光祛斑”，軍事上的激光武器等
　(2023·深圳市寶安中學高二期中)2023年諾貝爾物理學獎頒發給“為研究物質中的電子動力學，而產生阿秒激光的實驗方法”方面所做出貢獻的三位科學家。下列激光的特性及其應用，正確的是
A.實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗，是利用激光純
凈度高
B.醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜，是利用激光的相干性
C.激光束很容易給堅硬的材料上打孔，是利用激光的平行度好
D.激光能夠比較精確測量地球到月球的距離，是利用激光的亮度高
例5
√
實驗室里用激光更容易完成雙縫干涉實驗和衍射實驗，是利用激光純凈度高，頻率單一，相干性好的特點，選項A正確；
醫學上用激光“焊接”剝落的視網膜，是利用激光的亮度高，強度大，能量集中的特點，選項B錯誤；
激光束很容易給堅硬的材料上打孔，是利用激光的亮度高，強度大，能量集中的特點，選項C錯誤；
激光能夠比較精確測量地球到月球的距離，是利用激光的平行度好，選項D錯誤。
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課時對點練
四
考點一　光的衍射
1.下列現象中屬于光的衍射現象的是
A.雨后天空美麗的彩虹
B.陽光下肥皂膜的彩色條紋
C.光通過三棱鏡產生的彩色條紋
D.對著日光燈從兩鉛筆縫中看到的彩色條紋
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基礎對點練
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雨后天空美麗的彩虹，這是太陽光通過懸浮在空氣中細小的水珠折射而成的，白光經水珠折射以后，分成各種彩色光，這種現象叫作光的色散現象，故A錯誤；
陽光照射在肥皂泡上出現彩色條紋屬于光的干涉，故B錯誤；
一束白光通過三棱鏡產生的彩色條紋屬于光的折射現象，故C錯誤；
通過兩鉛筆縫觀察日光燈可看到彩色條紋，屬于單縫衍射，故D正確。
2.某同學使用激光器做光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05 mm的窄縫(水平)，進行光的衍射實驗，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是
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單縫衍射條紋中間寬，兩側越來越窄，又由于單縫是水平的，故衍射條紋也是水平的，D對。
3.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.前者是光的衍射現象，后者是光的干涉現象
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兩塊捏緊的玻璃板之間形成空氣薄膜，在白光的照射下能從玻璃板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。故選C。
4.在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，在光屏上得到如下四幅圖樣，關于光屏前傳播方向上放置的裝置，以下說法正確的是
A.甲是單縫、乙是雙縫
B.乙是雙縫、丙是小圓孔
C.丙是小圓孔、丁是小圓板
D.甲是雙縫、丁是小圓孔
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衍射圖樣中間是明條紋，越向兩側條紋寬度越小，干涉圖樣的明暗條紋寬度相等，可知題圖甲是雙縫干涉條紋，題圖乙是單縫衍射條紋；根據圓孔衍射與圓板衍射的區別可知，圓孔衍射的圖樣中央較大的區域是亮的，周圍是明暗相間的圓環，圓板衍射的圖樣中間較大的區域是暗的，在暗區域中心存在一亮斑，可知題圖丙是圓孔衍射圖樣，題圖丁是圓板衍射圖樣，所以C正確。
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考點二　光的偏振
5.夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振動方向與路面平行。人佩戴的太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃制成的，鏡片的透振方向應是
A.豎直的 B.水平的
C.斜向左上45° D.斜向右上45°
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太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃制成的偏振片，該偏振片的透振方向與反射光的振動方向垂直，由于反射光的振動方向與路面平行，則鏡片的透振方向沿豎直方向。故選A。
6.(多選)當以入射光線為軸轉動偏振片時，通過偏振片觀察電燈、燭焰、月球、反光的黑板，看到的現象有何不同
A.觀察電燈和燭焰時，透射光的強弱隨偏振片的旋轉而變化
B.觀察電燈和燭焰時，透射光的強弱不隨偏振片的旋轉而變化
C.觀察月球和反光的黑板時，透射光的強弱不隨偏振片的旋轉而變化
D.觀察月球和反光的黑板時，透射光的強弱隨偏振片的旋轉而變化
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電燈和燭焰發出的光為自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同；觀察到的月球和反光的黑板的光為反射后的光，為偏振光，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定的方向振動。故選B、D。
考點三　激光
7.關于激光，下列說法正確的是
A.激光是自然界中某種物質直接發光產生的
B.激光的相干性好，任何兩束激光都能發生干涉
C.用激光照射不透明擋板上的小圓孔時，光屏上能觀測到等間距的光環
D.激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息
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激光是人造光，不是自然界中某種物質直接發光產生的，故A錯誤；
激光相干性好，但只有頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩束激光才能發生干涉，故B錯誤；
用激光照射不透明擋板上的小圓孔時，光屏上能觀測到衍射條紋，間距不等，故C錯誤；
激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖像的信息，故D正確。
8.使激光束的寬度在納米級范圍內，可恢復人體已損壞的器官，對DNA分子進行超微型基因修復，將至今尚令人類無奈的癌癥徹底根除，這主要是利用激光的
A.單色性 B.方向性
C.高能量 D.偏振性
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激光由于能將巨大能量高度集中地輻射出來，所以在醫學上做“光刀”切開皮膚、切除腫瘤或做其他外科手術，故C正確。
9.(多選)發生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.波長較短的光才能到達地面
B.波長較長的光才能到達地面
C.頻率較高的光才能到達地面
D.頻率較低的光才能到達地面
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能力綜合練
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發生沙塵暴時，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＝λf可知波長越長，頻率越低，因此天空變黃變暗是由于波長較長、頻率較低的光才能到達地面，故選B、D。
10.(多選)(2023·深圳市翠園中學期中)下列關于光的特性的說法中，正確的是
A.太陽光不顯示出偏振性，月光顯示出偏振性
B.泊松亮斑屬于光的衍射現象，能夠說明光具有波動性
C.利用激光平行度好的特性，可以精準定位遠距離目標
D.光是縱波，它的傳播不需要介質
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太陽光是自然光，各個方向振動的光的強度相同，月光是偏振光，故A正確；
當單色光照射在直徑恰當的小圓板時，會在之后的光屏上出現環狀的互為同心圓的衍射條紋，并且在所有同心圓的圓心處會出現一個極小的亮斑。衍射說明光具有波動性，故B正確；
激光平行度好，不容易發散，方向性強，故C正確；
光的傳播不需要介質，但光是橫波而不是縱波，D錯誤。
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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題圖(b)中的條紋為等間距明暗相間條紋，是干涉圖樣。題圖(c)為中間最寬且不等間距明暗相間條紋，是衍射條紋。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.夜晚，汽車前燈發出的強光將迎面駛來的汽車司機照得睜不開眼，嚴重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變為偏振光；同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與對面燈光的振動方向垂直，但還要能看清自己車燈發出的光所照亮的物體。假設所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設置，以下措施可行的是
A.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的
B.前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是豎直的
C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°
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尖子生選練
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若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透振方向水平，從車燈發出的光經物體反射后將不能透過前窗玻璃，司機面前將是一片漆黑，A錯誤；若前窗玻璃與車燈玻璃的透振方向均豎直，則對面車燈的光仍能照得司機睜不開眼，B錯誤；
若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°，則車燈發出的光經物體反射后無法透進本車車窗內，卻可以透進對面車的車窗內，C錯誤；
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若前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°，則車燈發出的光經物體反射后可以透進本車車窗內，且不可以透進對面車的車窗內，D正確。
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