2022-2023學(xué)年高二物理同步講義（人教）4.5 光的衍射（教師版）

第05講光的衍射目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1．觀察光的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)衍射條紋的特點(diǎn)．2．知道產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．1．了解光的衍射現(xiàn)象，知道什么是光的衍射及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件；初步了解衍射光柵．2．了解光產(chǎn)生明顯衍射的條件，及衍射圖樣與波長(zhǎng)、縫寬的定性關(guān)系．3．了解如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察光的衍射現(xiàn)象并可以區(qū)分幾種不同的衍射圖樣．4．能用衍射知識(shí)對(duì)生活中的現(xiàn)象進(jìn)行分析和解釋?zhuān)R(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01光的衍射1．定義：光通過(guò)很小的狹縫(或圓孔)時(shí)，明顯地偏離了直線(xiàn)傳播的方向，在屏上應(yīng)該出現(xiàn)陰影的區(qū)域出現(xiàn)明條紋或亮斑，應(yīng)該屬于亮區(qū)的地方也會(huì)出現(xiàn)暗條紋或暗斑的現(xiàn)象．2．衍射圖象：衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)．3．單縫衍射：?jiǎn)紊馔ㄟ^(guò)狹縫時(shí)，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋，中央條紋最寬最亮，其余條紋變窄變暗；白光通過(guò)狹縫時(shí)，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋．4．圓孔衍射：光通過(guò)小孔時(shí)(孔很小)在屏幕上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)．5．泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象．在單色光傳播途中，放一個(gè)較小的圓形障礙物，會(huì)發(fā)現(xiàn)在陰影中心有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑．6．衍射光柵(1)結(jié)構(gòu)由許多等寬的狹縫等距離排列起來(lái)形成的光學(xué)儀器．(2)衍射圖樣特點(diǎn)與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加．【即學(xué)即練1】(多選)沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的天氣現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見(jiàn)度只有十幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種情況下()A．只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面B．只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面C．只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面D．只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面【解析】據(jù)光明顯衍射的條件，發(fā)生沙塵暴時(shí)，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光線(xiàn)能到達(dá)地面，據(jù)λ＝c/f知，到達(dá)地面的光是頻率較小的部分?！敬鸢浮緽D知識(shí)點(diǎn)02各種衍射圖樣1．單縫衍射圖樣(1)中央條紋最亮、越向兩邊越暗，條紋間距不等．越靠外，條紋間距越?。?2)縫變窄通過(guò)的光變少，而光分布的范圍更寬，所以亮紋的亮度降低．(3)中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長(zhǎng)及單縫寬度有關(guān)．入射光波長(zhǎng)越大，單縫越窄，中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大．(4)用白光做單縫衍射時(shí)，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中央亮條紋仍然最寬最亮．2．圓孔衍射圖樣(1)中央是大且亮的圓形亮斑，周?chē)植贾靼迪嚅g的同心圓環(huán)，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(shí)亮度越弱．(3)用不同色光照射圓孔時(shí)，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長(zhǎng)越大，中央圓形亮斑的直徑越大．(4)白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周?chē)遣噬膱A環(huán)．(5)只有圓孔足夠小時(shí)才能得到明顯的衍射圖樣，在圓孔由較大直徑逐漸減小的過(guò)程中，光屏依次得到幾種不同的現(xiàn)象——圓形亮斑(光的直線(xiàn)傳播)、光源的像(小孔成像)、明暗相間的圓環(huán)(衍射圖樣)、完全黑暗．3．不透明的小圓板衍射圖樣(泊松亮斑)(1)中央是亮斑．(2)泊松亮斑圖樣的亮環(huán)或暗環(huán)的距離隨著圓板半徑的增大而減小，而且背景是明亮的．【即學(xué)即練2】關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識(shí)的論述中，正確的是()A．甲圖是光的干涉圖樣B．乙圖是光的衍射圖樣C．丙圖是利用光的折射原理D．丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率【解析】甲圖是光的衍射圖樣，乙圖是光的干涉圖樣，故A、B錯(cuò)誤；丙圖是光的折射原理，C正確；丁圖中光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾知識(shí)點(diǎn)03單縫衍射與雙縫干涉1.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件只要狹縫足夠窄，任何光都能發(fā)生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，兩邊最暗條紋清晰，亮度基本相等相同點(diǎn)成因都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或削弱的結(jié)果意義都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波2.對(duì)單縫衍射和雙縫干涉的三點(diǎn)提醒(1)單縫衍射可以理解為若干個(gè)光源的干涉，從而理解條紋相間排列．(2)光波的波長(zhǎng)變大，衍射條紋、干涉條紋的寬度都變大．(3)復(fù)色光的衍射或干涉圖樣，可認(rèn)為是各單色光單獨(dú)衍射或干涉所成圖樣的疊加．【即學(xué)即練3】(多選)如圖甲、乙所示是單色光通過(guò)窄縫后形成明暗相間的兩種條紋圖樣，下列判斷正確的是()A．甲為單縫衍射的圖樣B．乙為雙縫干涉的圖樣C．甲為雙縫干涉的圖樣D．乙為單縫衍射的圖樣【解析】甲圖中的條紋寬度不等，中央寬，兩側(cè)窄，應(yīng)為單縫衍射圖樣．乙圖中的條紋等寬等距，應(yīng)為雙縫干涉圖樣，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤．【答案】AB能力拓展能力拓展考法01衍射現(xiàn)象【典例1】對(duì)于單縫衍射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．縫的寬度d越小，衍射條紋越亮B．縫的寬度d越小，衍射現(xiàn)象越明顯C．縫的寬度d越小，光的傳播路線(xiàn)越接近直線(xiàn)D．入射光的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越明顯【解析】單縫寬度越小，衍射條紋的亮度越小，選項(xiàng)A錯(cuò)；入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，選項(xiàng)B對(duì)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)?！敬鸢浮緽【歸納總結(jié)】對(duì)衍射現(xiàn)象的理解(1)衍射現(xiàn)象是否明顯方面：入射光波長(zhǎng)越大，障礙物、小孔和狹縫的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越明顯。(2)衍射條紋的亮度方面：小孔和狹縫的尺寸越小，衍射條紋的亮度越小?？挤?2衍射圖樣【典例2】某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖所示的衍射圖樣．據(jù)此可以判斷出()A．甲是光線(xiàn)射到圓孔后的衍射圖樣，乙是光線(xiàn)射到圓板后的衍射圖樣B．乙是光線(xiàn)射到圓孔后的衍射圖樣，甲是光線(xiàn)射到圓板后的衍射圖樣C．甲、乙都是光線(xiàn)射到圓孔后的衍射圖樣，甲孔的直徑較大D．甲、乙都是光線(xiàn)射到圓板后的衍射圖樣，乙板的直徑較大【解析】圓孔衍射圖樣是中央為大亮斑，而在圓板衍射圖樣中，中央為大陰影，只是在大陰影背景下中心處有一個(gè)小亮斑，此即為泊松亮斑．所以，圖甲為圓孔衍射，圖乙為圓板衍射．【答案】A【歸納總結(jié)】理解并牢記各種衍射圖樣的特征(1)對(duì)于單縫衍射條紋的特征用十二個(gè)字概括：“中寬邊窄”“中亮邊暗”“中白邊彩”．其中“中白邊彩”只適合于白光光源．(2)各種衍射圖樣的形狀不同，但圖樣的分布規(guī)律、影響因素都是類(lèi)似的．考法03干涉與衍射【典例3】關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．光的干涉現(xiàn)象遵循波的疊加原理，衍射現(xiàn)象不遵循波的疊加原理B．光的干涉條紋是彩色的，衍射條紋是黑白相間的C．光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光的衍射現(xiàn)象不能說(shuō)明這一點(diǎn)D．光的干涉和衍射現(xiàn)象都是光波疊加的結(jié)果【解析】光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象，都是光波疊加的結(jié)果，白光的干涉條紋是彩色的，白光的衍射條紋也是彩色的，只是條紋間距特點(diǎn)及亮度特點(diǎn)不同而已?！敬鸢浮緿【歸納總結(jié)】區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法(1)根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉的條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的；而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)的條紋變窄。(2)根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央亮紋往兩側(cè)亮度變化很??；而單縫衍射條紋中央亮紋最亮，兩側(cè)的亮紋逐漸變暗。題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．(多選)對(duì)光的衍射現(xiàn)象的定性分析，正確的是()A．光的衍射是光在傳播過(guò)程中繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象B．衍射條紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果C．光的衍射現(xiàn)象為光的波動(dòng)說(shuō)提供了有力的證據(jù)D．光的衍射現(xiàn)象完全否定了光沿直線(xiàn)傳播的結(jié)論【解析】根據(jù)光的衍射現(xiàn)象的定義可知選項(xiàng)A正確；衍射圖中有亮、暗條紋，這是光波相互疊加的結(jié)果，加強(qiáng)區(qū)為亮條紋，減弱區(qū)為暗條紋，選項(xiàng)B正確；因?yàn)檠苌湟彩遣ㄌ赜械默F(xiàn)象，所以光的衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為光的波動(dòng)說(shuō)提供了有力證據(jù)，選項(xiàng)C正確；當(dāng)障礙物較大時(shí)，光的衍射很弱，光幾乎沿直線(xiàn)傳播，即光的直線(xiàn)傳播只是特殊情況下的近似，二者是統(tǒng)一的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼BC2．(多選)關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．光照到不透明小圓盤(pán)上出現(xiàn)泊松亮斑，說(shuō)明發(fā)生了衍射B．白光的單縫衍射圖樣是黑白相間的直條紋C．雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象D．雙縫干涉圖樣與單縫衍射圖樣中的條紋寬度都是均勻的，只是亮度規(guī)律不同【解析】光照到不透明圓盤(pán)上，在其陰影處出現(xiàn)亮斑，是衍射現(xiàn)象，A正確；白光的單縫衍射圖樣中央是白色條紋兩側(cè)是彩色條紋，B錯(cuò)誤；雙縫干涉中也存在單縫衍射現(xiàn)象，C正確；雙縫干涉圖樣中的條紋寬度是均勻的，單縫衍射圖樣中的條紋寬度是不均勻的，D錯(cuò)誤。【答案】AC3．讓太陽(yáng)光垂直照射一塊遮光板，板上有一個(gè)可以自由收縮的三角形孔，當(dāng)此三角形孔緩慢縮小直至完全閉合時(shí)，在孔后的屏上將先后出現(xiàn)()A．由大變小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大變小的三角形光斑、明暗相間的彩色條紋，直至條紋消失C．由大變小的三角形光斑，明暗相間的條紋，直至黑白色條紋消失D．由大變小的三角形光斑，小圓形光斑，明暗相間的彩色條紋，直至條紋消失【解析】當(dāng)孔足夠大時(shí)，由于光的直線(xiàn)傳播，所以屏上首先出現(xiàn)的是三角形光斑，之后隨著孔的繼續(xù)縮小，出現(xiàn)小孔成像，成的是太陽(yáng)的像，故為小圓形光斑，隨著孔的進(jìn)一步縮小，當(dāng)尺寸與光波波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋，最后隨孔的閉合而全部消失，所以只有D正確．【答案】D4．(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A．其他條件不變，將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄B．其他條件不變，使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．其他條件不變，換用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照射，衍射條紋間距變寬D．其他條件不變，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬【解析】當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋間距也越大，黃光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，所以A、C正確；當(dāng)光的波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋間距會(huì)變寬，B錯(cuò)誤；當(dāng)光的波長(zhǎng)一定，單縫寬度也一定時(shí)，增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距會(huì)變寬，D正確?！敬鸢浮緼CD5．(多選)用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和單縫衍射實(shí)驗(yàn)，比較屏上條紋，下列說(shuō)法中正確的是()A．雙縫干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋B．單縫衍射條紋是等間距的明暗相間的條紋C．雙縫干涉條紋是中央寬、兩邊窄的明暗相間的條紋D．單縫衍射條紋是中央寬、兩邊窄的明暗相間的條紋【解析】干涉條紋是等間距且亮度基本一致的，而衍射條紋間距不相等，且中央亮條紋最亮、最寬，兩側(cè)依次寬度減小，亮度降低，故A、D正確?！敬鸢浮緼D6．在學(xué)習(xí)了光的衍射現(xiàn)象后，徐飛回家后自己設(shè)置了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過(guò)程中，他在屏上看到的現(xiàn)象是()A．先是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗B．先是圓形亮區(qū)，再是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗C．先是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗D．先是圓環(huán)亮環(huán)，然后圓形亮區(qū)，最后完全黑暗【解析】在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過(guò)程中，當(dāng)孔較大時(shí)，光沿直線(xiàn)傳播，在屏上得到圓形亮斑；當(dāng)孔的直徑減小到與光波的波長(zhǎng)相近時(shí)，產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象，屏上將出現(xiàn)明、暗相間的亮環(huán)，當(dāng)孔繼續(xù)減小到完全閉合，沒(méi)有光到達(dá)屏上時(shí)，屏上完全黑暗?！敬鸢浮緽7．如圖所示是通過(guò)用兩個(gè)刀片組成的寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫觀察日光燈光源時(shí)所看到的四個(gè)圖象。當(dāng)狹縫寬度從1.8mm逐漸變小時(shí)，所看到的四個(gè)圖象的順序是()A．a(chǎn)bcdB．dcbaC．bacdD．badc【解析】當(dāng)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相近甚至比波長(zhǎng)更小時(shí)即能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。顯然狹縫寬度1.8mm遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，故不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，根據(jù)光的直線(xiàn)傳播原理，此時(shí)我們看到的應(yīng)該是條紋狀的光斑，即圖象a，隨狹縫的寬度的減小，光斑的寬度逐漸減小，在發(fā)生明顯衍射前看到圖象b；當(dāng)發(fā)生明顯衍射時(shí)，隨狹縫的寬度逐漸變小，衍射條紋的寬度逐漸變大，而條紋寬度較小的是c，條紋寬度較大的是d，所以先觀察到c，再觀察到d。綜上所述，當(dāng)狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時(shí)，我們依次看到的四個(gè)圖象的順序是abcd，A正確?！敬鸢浮緼8．用單色光通過(guò)小圓盤(pán)與小圓孔做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光屏上得到衍射圖樣，它們的特點(diǎn)是()A．用小圓盤(pán)時(shí)中央是暗的，用小孔時(shí)中央是亮的B．用小圓盤(pán)時(shí)中央是亮的，用小孔時(shí)中央是暗的C．中央均為亮點(diǎn)的同心圓條紋D．中央均為暗點(diǎn)的同心圓條紋【解析】小孔或小圓盤(pán)的衍射圖樣，都是一系列明暗相間的圓形衍射條紋，這些條紋是一系列同心圓，且中央均為亮點(diǎn)，故C正確?！敬鸢浮緾9．(多選)關(guān)于衍射光柵，下列說(shuō)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(lèi)C．透射光柵中刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫D．透射光柵中未刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫【解析】衍射光柵是由許多等寬度的狹縫組成的，分為透射光柵和反射光柵兩類(lèi)，對(duì)于透射光柵來(lái)說(shuō)，當(dāng)光照到刻痕上時(shí)，由于光發(fā)生漫反射而不太透光，未刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤。【答案】ABD10．如圖所示的4幅明暗相間的條紋圖樣，分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮紋)．則下面的四幅圖從左到右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫【解析】雙縫干涉條紋是等間距的條紋，單縫衍射條紋是中間最寬、兩邊越來(lái)越窄的條紋，因此1、3是干涉條紋，2、4是衍射條紋．干涉條紋中，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋越寬，因此1是紅光，3是藍(lán)光．同一單縫衍射條紋，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋越寬，因此2是紫光，4是黃光．【答案】B11．(多選)抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示。激光束通過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫時(shí)產(chǎn)生的條紋規(guī)律相同，則()A．這是利用光的干涉現(xiàn)象B．這是利用光的衍射現(xiàn)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(xì)了【解析】由圖樣可知，這是利用了光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)絲變細(xì)時(shí)(相當(dāng)于狹縫變窄)條紋間距變寬，B、D選項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽D12．某同學(xué)自己動(dòng)手制作如圖所示的裝置觀察光的干涉現(xiàn)象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，整個(gè)裝置位于一暗箱中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：(1)該同學(xué)用一束太陽(yáng)光照射A屏?xí)r，屏C上沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋；移去B后，在屏上出現(xiàn)不等間距條紋，此條紋是由于________產(chǎn)生的．(2)移去A后，遮住縫S1或縫S2中的任一個(gè)，C上均出現(xiàn)一窄亮斑．出現(xiàn)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因是____________．【解析】(1)移去B后只剩下單縫，故發(fā)生單縫衍射形成條紋，故此條紋是由于光的衍射產(chǎn)生的．(2)沒(méi)有出現(xiàn)條紋而只出現(xiàn)一個(gè)窄亮斑，說(shuō)明衍射現(xiàn)象不明顯，故主要原因是雙縫S1、S2太寬．【答案】(1)光的衍射(2)雙縫S1、S2太寬13．如圖所示是通過(guò)游標(biāo)卡尺兩測(cè)量腳間的狹縫觀察白熾燈線(xiàn)光源時(shí)所拍下的四張照片。(1)試通過(guò)圖樣分析四張照片對(duì)應(yīng)的兩測(cè)量腳間的寬度大小關(guān)系。(2)試說(shuō)明照片(4)中中央條紋的顏色及成因?！窘馕觥?1)從四張照片的單縫衍射圖樣可以看出，由圖(1)到圖(4)，衍射現(xiàn)象越來(lái)越明顯，說(shuō)明兩測(cè)量腳間的狹縫越來(lái)越小，因此由圖(1)到圖(4)四張照片對(duì)應(yīng)的兩測(cè)量腳間的寬度越來(lái)越小。(2)圖(4)中中央條紋的顏色為白色，因?yàn)楦鞣N色光在屏中央均為亮條紋，七色光疊加后，中央條紋即為白色。【答案】見(jiàn)解析14．某同學(xué)利用圖甲所示的裝置研究光的干涉和衍射，光電傳感器可用來(lái)測(cè)量光屏上光強(qiáng)的分布，某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電腦屏幕上得到圖乙所示的光強(qiáng)分布，這位同學(xué)在縫屏上安裝的是________(選填“單縫”或“雙縫”)，當(dāng)做干涉甲乙現(xiàn)象研究時(shí)，若要使干涉條紋的間距變大，可選用寬度較________的雙縫(選填“寬”或“窄”)，或使縫屏與光屏間的距離________(選填“增大”或“減小”)．【解析】由題圖乙可知，條紋中間亮、兩邊較暗，是衍射條紋，所以在縫屏上安裝的是單縫；根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，要使干涉條紋間距變大，可使雙縫的寬度減小，即選擇寬度較窄的雙縫，或使雙縫與光屏間的距離增大．【答案】單縫窄增大題組B能力提升練1．一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(xiàn)明暗相間的干涉條紋?，F(xiàn)將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過(guò)一條窄縫，則在光屏上可以看到()A．與原來(lái)相同的明暗相間的條紋，只是亮條紋比原來(lái)暗些B．與原來(lái)不相同的明暗相間的條紋，而中央亮條紋變寬些C．只有一條與縫寬對(duì)應(yīng)的亮條紋D．無(wú)條紋，只存在一片紅光【解析】紅光射向雙縫時(shí)，光屏上呈現(xiàn)了干涉條紋，說(shuō)明兩縫都很窄，能夠滿(mǎn)足使紅光發(fā)生明顯衍射的條件，則擋住一條窄縫后，在屏上得到的是單縫衍射圖樣。衍射圖樣和干涉圖樣的異同點(diǎn)：中央都出現(xiàn)亮條紋，但衍射圖樣中央亮條紋較寬；兩側(cè)都出現(xiàn)明暗相間的條紋，干涉圖樣兩側(cè)為等間距的明暗相間的條紋，而衍射圖樣兩側(cè)為不等間距的明暗相間的條紋，且亮條紋的亮度由中央向兩側(cè)逐漸減弱，故選B?！敬鸢浮緽2．孔雀開(kāi)屏?xí)r羽毛上形成閃爍絢麗的色彩，瀑布在陽(yáng)光下呈現(xiàn)的彩虹以及通過(guò)狹縫觀察發(fā)光的日光燈時(shí)看到的彩色條紋，這些現(xiàn)象分別屬于()A．光的干涉、色散和衍射現(xiàn)象B．光的干涉、衍射和色散現(xiàn)象C．光的衍射、色散和干涉現(xiàn)象D．光的衍射、干涉和色散現(xiàn)象【解析】孔雀細(xì)密的羽毛就像有規(guī)律地排列在一起的反射光柵，使多束反射光相互干涉．瀑布濺起的小水滴相當(dāng)于棱鏡，在陽(yáng)光下呈現(xiàn)的彩虹是色散現(xiàn)象．通過(guò)狹縫觀察發(fā)光的日光燈時(shí)看到的彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，故A項(xiàng)正確．【答案】A3．(多選)關(guān)于光的干涉和衍射，下列說(shuō)法正確的是()A．雙縫干涉是兩束相干光相遇時(shí)出現(xiàn)的干涉現(xiàn)象，而薄膜干涉是一束光經(jīng)薄膜的前后表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象B．雙縫干涉時(shí)，當(dāng)其他條件不變，雙縫間距越小，干涉條紋間距越大，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋間距越大C．照相機(jī)鏡頭鍍有增透膜，其作用是讓各種色光都發(fā)生干涉相消，增強(qiáng)透射光D．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，證明了光具有波動(dòng)性E．雙縫干涉證明光是一種波，薄膜干涉證明光是一種粒子【解析】本題考查對(duì)光的波動(dòng)原理的理解。雙縫干涉是兩束相干光相遇的干涉現(xiàn)象，而薄膜干涉是一束光經(jīng)薄膜的前后表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象，A正確；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，其他條件不變時(shí)，雙縫間距d越小，干涉條紋間距越大，波長(zhǎng)λ越長(zhǎng)，干涉條紋間距越大，B正確；照相機(jī)鏡頭鍍有增透膜，增透膜厚度為綠光在增透膜內(nèi)波長(zhǎng)的eq\f(1,4)，各種色光的波長(zhǎng)不同，不可能讓各種色光都發(fā)生干涉相消，C錯(cuò)誤；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，證明了光具有波動(dòng)性，D正確；光的干涉(雙縫干涉，薄膜干涉)、衍射、偏振是波所具有的特性，都可以證明光是一種波，而光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)證明光具有粒子性，E錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼BD4．某同學(xué)使用激光器作光源，在不透光的擋板上開(kāi)一條縫寬為0.05mm的窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是()【解析】單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來(lái)越窄，又由于單縫是水平的，衍射條紋也是水平的，故B項(xiàng)正確．【答案】B5．如圖所示的甲、乙、丙、丁圖形中，屬于有著名的泊松亮斑的衍射圖樣和單縫衍射圖樣的分別是()A．甲、丙B．甲、丁C．乙、丙D．乙、丁【解析】甲圖是有泊松亮斑的衍射圖樣，乙圖是圓孔衍射圖樣，丙圖是單縫衍射圖樣，丁圖是雙縫干涉圖樣，A正確，B、C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼6．如圖所示，a、b兩束光以不同的入射角由介質(zhì)射向空氣，結(jié)果有相同的折射角。下列說(shuō)法正確的是()A．b光在該介質(zhì)中的折射率比a光大B．做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，若其他條件相同，用b光產(chǎn)生的中央亮條紋要比用a光產(chǎn)生的中央亮條紋寬C．用a光更易觀測(cè)到泊松亮斑D．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若其他條件相同，用a光產(chǎn)生的干涉圖樣中的條紋間距要比用b光產(chǎn)生的條紋間距大【解析】由光路圖可知，a光偏折程度較大，故其在該介質(zhì)中的折射率較大，頻率較大，波長(zhǎng)較短；b光偏折程度較小，在該介質(zhì)中的折射率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射，故用b光更易觀測(cè)到泊松亮斑，A、C錯(cuò)誤。做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，若其他條件相同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中央亮紋越寬，所以用b光產(chǎn)生的中央亮條紋較寬，B正確。做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若其他條件相同，用b光產(chǎn)生的干涉圖樣中的條紋間距較大，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽7．抽制細(xì)絲時(shí)可以用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則()①這是利用光的干涉現(xiàn)象②這是利用光的衍射現(xiàn)象③如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲粗了④如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲細(xì)了A．①③B．②④C．①④D．②③【解析】本題考查發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，上述現(xiàn)象符合光的明顯衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，故②正確；由明顯衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可知：絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越明顯，故④正確．【答案】B8．(2020-2021學(xué)年北京市101中學(xué)高二(下)期末)在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤(pán)是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介．光盤(pán)上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的．若激光束不是垂直投射到盤(pán)面上，則光線(xiàn)在通過(guò)透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向，如圖所示．下列說(shuō)法中正確的是()A．圖中光束①是紅光，光束②是藍(lán)光B．在光盤(pán)的透明介質(zhì)層中，光束①比光束②傳播速度更快C．若光束①②先后通過(guò)同一單縫衍射裝置，光束①的中央亮紋比光束②的窄D．若光束①②先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置，光束①的條紋寬度比光束②的寬【解析】由圖可知介質(zhì)對(duì)①光的折射率比對(duì)②光的折射率大，所以①光的頻率高于②光的頻率，①紅光折射率小于藍(lán)光，A錯(cuò)；折射率越大，在介質(zhì)中的傳播速度越小，B錯(cuò)；①光的波長(zhǎng)比②光的短，經(jīng)同一單縫衍射成雙縫干涉時(shí)入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其中央亮紋越寬，D錯(cuò)C對(duì)．【答案】C9．(2020-2021學(xué)年天津市第一中學(xué)高二(下)期末)(多選)藍(lán)光光盤(pán)是利用波長(zhǎng)較短的藍(lán)色激光讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)的光盤(pán)，而傳統(tǒng)DVD光盤(pán)需要光盤(pán)發(fā)出紅色激光來(lái)讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。對(duì)于光存儲(chǔ)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，藍(lán)光光盤(pán)比傳統(tǒng)DVD光盤(pán)的存儲(chǔ)容量大很多。如圖由紅、藍(lán)兩種單色光組成的復(fù)合光束射入一玻璃球體，當(dāng)入射角等于60°時(shí)，其折射光束和出射光束如圖所示。已知a光束第一次射出此玻璃球體后的出射光束相對(duì)復(fù)合光束的偏折角也為60°，則下列說(shuō)法正確的是()A．該玻璃球體對(duì)a光的折射率為B．a(chǎn)光在玻璃中的傳播時(shí)間長(zhǎng)C．用a光可在光盤(pán)上記錄更多的數(shù)據(jù)信息D．通過(guò)同一單縫分別進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，a光中央亮條紋更寬【解析】A．由光路圖可知，光線(xiàn)a射到玻璃球上的入射角i=60°，折射角為r=30°，則折射率為，A正確；B．因a光的偏折程度較小，折射率較小，根據(jù)，可知，a光在玻璃球內(nèi)的傳播速度較大，因a光在玻璃球內(nèi)的傳播速度較短，可知a光在玻璃中的傳播時(shí)間短，B錯(cuò)誤；C．因頻率越大的光記錄的數(shù)據(jù)量越大，因b光頻率較大，可知用b光可在光盤(pán)上記錄更多的數(shù)據(jù)信息，C錯(cuò)誤；D．因?yàn)閍光的頻率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，則通過(guò)同一單縫分別進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，衍射現(xiàn)象更明顯，即a光中央亮條紋更寬，D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D題組C培優(yōu)拔尖練1．(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．光在任何情況下都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．單縫的寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯C．光的衍射現(xiàn)象為光的波動(dòng)說(shuō)提供了有力的證據(jù)D．光的衍射現(xiàn)象并未否定光的