4.5 光的衍射（知识解读）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第一册）

4.5 光的衍射（知识解读）（解析版） •知识点1 光的衍射 •知识点2 衍射光栅 •作业 巩固训练 知识点1 光的衍射 1、光的衍射现象：用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。 2、各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。 3、发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。 【典例1-1】如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是（　　） A．a光的频率较大 B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度 C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射 D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角 【答案】C 【详解】A．由题图可知，a光的入射角小于b光的入射角，在玻璃砖中的折射角相同，由折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率大于a光的折射率，因此b光的频率大于a光的频率，Ａ错误； B．由可知，由于在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率，因此在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度，B错误； C．光的折射率越大，则光的频率越大，波长越小，由于在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的波长大于b光的波长，由产生明显衍射现象的条件可知，因此a光更容易发生衍射，C正确； D．由临界角公式可知，在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率，因此a光从玻璃到空气的全反射临界角大于b光从玻璃到空气的全反射临界角，D错误。 故选C。 【典例1-2】（多选）在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽（如图所示）盛有一定深度的水，在水槽中放置两块挡板，中间留一个狭缝，改变波源的频率和狭缝的宽度，观察到水波通过狭缝后的传播现象如图1、图2所示的照片。波长一定的水波通过宽度不同的狭缝；波长不同的水波通过宽度一定的狭缝，波长分别是狭缝宽度的、、，由图两图对比或图三图对比，可能得出的最直接的结论是（   ） A．如图1，波长一定的水波通过狭缝时，狭缝的宽度越小衍射现象越明显 B．如图1，波长一定的水波通过狭缝时，狭缝的宽度越大衍射现象越明显 C．如图2，通过宽度一定的狭缝时，波长越短的水波衍射现象越明显 D．如图2，通过宽度一定的狭缝时，波长越长的水波衍射现象越明显 【答案】AD 【详解】AB．波长一定的水波通过狭缝时，如图1可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，故A正确，B错误； CD．通过宽度一定的狭缝时，如图2可知波长越长的水波衍射现象越明显，故D正确，C错误。 故选AD。 【典例1-3】（1）波的衍射现象：波能 障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差 或者 波长。 【答案】 绕过 不大 小于 【详解】（1）[1] 波的衍射现象：波能绕过障碍物继续传播的现象。 [2][3] 产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。 【变式1-1】有时我们能观察到日晕现象，如图甲所示，日晕是当太阳光线在卷层云中的冰晶折射时而产生的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 C．分别用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较窄 D．b光比a光更容易发生明显衍射现象 【答案】B 【详解】A．由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光频率小于b光的频率，A错误； B．六角形冰晶对b光的折射率大，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大，B正确； CD．a光频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，更容易发生明显衍射现象，用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较宽，CD错误； 故选B。 【变式1-2】（多选）关于单缝衍射形成的条纹，下列说法正确的是（　　） A．单缝的宽度越小，衍射条纹越亮 B．单缝的宽度越小，衍射现象越明显 C．入射光的波长越长，衍射现象越明显 D．入射光的波长越短，衍射现象越明显 【答案】BC 【详解】A．单缝的宽度越小，透过单缝的光的能量越小，亮度也越小，故A错误； B．产生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长小，因为波长都很短，所以在单缝衍射现象中，单缝的宽度越小，衍射现象越明显，故B正确； CD．根据衍射的特点，在单缝的宽度不变的情况下，入射光波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故C正确，D错误。 故选BC。 【变式1-3】利用图甲所示的装置（示意图），观察紫光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图乙和图丙两种图样则图乙应是 图样（选填“干涉”或“衍射”）。若将光换成黄光，干涉图样中相邻两条亮条纹中心间距 （选填“变宽”、“变窄”或“不变”）。 【答案】 衍射 变宽 【详解】[1]干涉图样的条纹宽度相等，衍射图样的条纹宽度不等、中央最宽，故图乙应是衍射图样。 [2]由 可知干涉图样中相邻两个亮条纹的中心间距与波长成正比，若将光换成黄光，则波长变长，因此条纹间距也变宽。 知识点2 衍射光栅 1、衍射光栅结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件，狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越大。用它更易观察、分析衍射现象。 2、衍射光栅的种类 （1）透射光栅：一般常用的光栅是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，未刻部分相当于一条狭缝，这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅。 （2）反射光栅：利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在高反射率的金属表面上刻出许多等距的平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。 【典例2-1】波长=550nm（1nm=10−9m）的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】B 【详解】根据光栅公式 由题可得，当时，k有最大值为 则可能观察到的光谱线的最大级次为3。 故选B。 【典例2-2】（多选）关于衍射光栅，下列说法正确的是（　　） 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 【答案】ABD 【详解】ACD．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AD正确； B．衍射光栅可分为透射光栅和反射光栅两类，B正确。 故选ABD。 【典例2-3】用氦氖激光器的红光（λ=632.8nm）垂直照射光栅，其光栅常数为1.03×10-6m，则第二级明条纹是否出现 。 【答案】不出现 【详解】由题意可知，当光垂直照射光栅时，则有，能出现的条纹数 取整数，则有k=1，只能出现第一级明条纹，则第二级明条纹不出现。 【变式2-1】一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，，。两种波长的谱线第二次重合于衍射角的方向上，则光栅常数为（　　） A．3.05μm B．0.95μm C．1.27μm D．0.19μm 【答案】A 【详解】根据光栅方程有 代入，，有 因为是第二次重合，所以能使k1取整数的最小的k2的值为 代入光栅方程有 解得 故BCD错误，A正确。 故选A。 【变式2-2】（多选）下列说法正确的是（　　） A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉引起的 B．全息照相的拍摄主要利用了光的衍射原理 C．光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果 D．影响显微镜分辨本领的一个因素是光的衍射，衍射越明显，分辨本领越高 【答案】AC 【详解】A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉引起的，故A正确； B．全息照相的拍摄主要利用了光的干涉原理，故B错误； C．光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果，故C正确； D．影响显微镜分辨本领的一个因素是光的衍射，衍射越明显，分辨本领越低，故D错误。 故选AC。 【变式2-3】光栅由许多 的狭逢构成的，两透光狭逢间距称为 ，当入射光垂直入射到光栅上时，衍射角k，衍射级次K满足的关系式是 ，用此式可通过实验测定 和 。 【答案】 等间距 光栅常数 光的波长 光栅常数 【详解】[1]由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅； [2]光栅常数是光栅两刻线之间的距离，即两透光狭逢间距； [3][4][5]当入射光垂直入射到光栅上时，衍射角k，衍射级次K满足 其中是光栅常数，为光的波长，则可通过此式测定光的波长与光栅常数。 一、单选题 1．关于以下三幅图像，下列说法正确的是（    ） A．甲是光的衍射图样，乙是光的干涉图样 B．双缝干涉实验中，波长越长亮条纹越窄 C．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凹处 D．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出Q为凹处 【答案】C 【详解】A．甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，故A错误； B．双缝干涉实验中，由两相邻明条纹或暗条纹间距公式 可知，波长越长亮条纹越宽，故B错误； C D．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凹处、Q为凸处，故C正确，D错误。 故选C。 2．一束红色激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，让这束红色激光只通过一条窄缝，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一些 B．与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些 C．只有一条与缝宽对应的亮条纹 D．无条纹，只存在一片红光 【答案】B 【详解】因产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，即挡住一条窄缝后，在屏上得到的是红光的单缝衍射图样，即在光屏上可以看到与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些。 故选B。 3．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立且前下方又弥漫云雾时，会在前下方的云雾上看到一个外红内紫的彩色光环，这是一种奇特的自然现象。当阳光照射较厚的云层时，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射光在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。下述现象与“彩色光环”现象成因相同的是（　　） A．雨后的彩虹 B．透过两支铅笔夹成的狭缝看日光灯，可以看到彩色条纹 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 【答案】B 【详解】“彩色光环”现象属于衍射现象。 A．雨后的彩虹属于光的折射，故A错误； B．透过狭缝看日光灯可以看到彩色条纹为单缝衍射，故B正确； C．油膜在阳光下呈现彩色是由于薄膜干涉，属于光的干涉，故C错误； D．树影中的圆形光斑为太阳的像，属于小孔成像，故D错误。 故选B。 4．北京时间2024年4月10日上午，深圳、珠海等多地出现日晕（如图甲所示）。日晕是当日光通过卷层云中的冰晶时，发生折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到正六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（    ） A．在同一冰晶中，a光的折射率大于b光的折射率 B．在同一冰晶中，a光的波速小于b光的波速 C．b光比a光更容易发生衍射现象 D．若图乙中光线进入正六角形冰晶时入射角为，进入后a光的折射角为，则正六角形冰晶对a光的折射率为 【答案】D 【详解】A．在同一冰晶中，因b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，即a光的折射率小于b光的折射率，选项A错误； B．在同一冰晶中，根据 可知，a光的波速大于b光的波速，选项B错误； C．b光折射率较大，频率较大，波长较短，则a光更容易发生衍射现象，选项C错误； D．若图乙中光线进入正六角形冰晶时入射角为，进入后a光的折射角为，则正六角形冰晶对a光的折射率为 选项D正确。 故选D。 5．在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，哪一个是由单缝衍射实验得到的图样（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图样是干涉条纹，故A错误； B．图样是圆孔衍射，故B错误； C．图样是单缝衍射，故C正确； D．图样是泊松亮斑，故D错误。 故选C。 6．如图所示的透明容器中装满某种透明液体，液体中有一圆形气泡，一细光束垂直左侧壁射入容器，该细光束在气泡中分成两束色光M、N。下列说法正确的是（　　） A．M在液体中的传播速度较小 B．M在真空中的波长较长 C．两种色光通过同一双缝干涉装置，N的条纹间距较宽 D．两种色光通过同一小孔，N的衍射现象更明显 【答案】B 【详解】A．由光路图可知，色光M的折射角小，由折射定律可知色光M的折射率小，由公式 可知色光M在液体中的传播速度较大，故A错误； B．由A选项分析可知M的频率小，又由公式 可知M的波长较长，故B正确； C．由公式 当可知，两种色光通过同一双缝时，M的条纹间距较宽，故C错误； D．波长越长，通过同一小孔时衍射现象越明显，则M的衍射现象更明显，故D错误。 故选B。 7．如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光b光和c光，下列说法正确的是（　　） A．c光可能是红光 B．在玻璃三棱镜中c光的速度大于a光的速度 C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大 D．c光比a光更容易发生衍射 【答案】C 【详解】A．对同一种介质，光的频率越大，其折射率就越大，折射时的偏折程度就越大；红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中，由红到紫光的频率越来越大、折射率依次越来越大，红光的频率和折射率最小，紫光的频率和折射率最大。由光路图可知，偏折程度从大到小的顺序为c、b、a，则三种光的折射率及频率从大到小的顺序为c、b、a，所以c光不可能是红光，故A错误； B．a光折射率小于c光折射率，根据 知玻璃三棱镜中，c光的传播速度小于a光的传播速度，故B错误； CD．b光及c光的频率均大于a光频率，根据 知b光及c光的波长均小于a光的波长，所以a光比c光更容易发生衍射，根据 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大，故C正确，D错误。 故选C。 8．由内芯和包层两层介质组成的光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以45°入射角射入，它们折射后均在侧面（内芯和包层的分界面）发生全反射，下列说法正确的是（    ） A．内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大 B．在内芯中甲光比乙光传播得慢 C．在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射 D．乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角 【答案】C 【详解】A．甲光的偏折小，所以内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率小，A错误； B．根据 ，甲光的折射率小，在内芯中甲光比乙光传播得快，B错误； C．甲光的折射率小，波长大，在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射，C正确； D．根据 ，乙光的折射率大，乙光在侧面发生全反射的临界角小于甲光在侧面发生全反射的临界角，D错误。 故选C。 二、多选题 9．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．图甲属于圆孔衍射 B．图乙的亮斑是“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，即光绕到了障碍物的影子里 【答案】ACD 【详解】A．根据衍射条纹的特点可知题图甲属于圆孔衍射，故A正确； B．题图乙的亮斑是“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，后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误； 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，故C正确； 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，即光绕到了障碍物的影子里，故D正确。 故选ACD。 10．如图，实验小组用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的水流．让激光水平射向小孔，使光束与水流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的水流传播。下列现象的原理与“液流导光”原理相同的是（　　） A．水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮 B．利用光导纤维传输光信号 C．泊松亮斑 D．光的双缝干涉实验 【答案】AB 【详解】由题意可知，“液流导光”原理是全反射原理。 A．当光入射到玻璃中的空气泡与玻璃的交界面上发生全反射，故水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，故A符合题意； B．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号，故B符合题意； C．泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射形成的，故C不符合题意； D．光的双缝干涉实验不是利用了全反射原理，故D不符合题意。 故选AB。 11．对光的衍射现象的定性分析，下列描述中正确的是（　　） A．只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发生衍射现象 B．单缝衍射，狭缝宽度增大过程中，衍射条纹亮度逐渐变暗 C．单色光的单缝衍射图样是亮暗相间的条纹 D．光的衍射为光的波动性提供了有力的证据 【答案】BCD 【详解】A．衍射现象不论波长与障碍物或小孔的尺寸如何都会发生，只是当光的波长与障碍物或小孔的尺寸相近或者障碍物或小孔的尺寸比波的波长小得多时才会发生明显的衍射现象，故A错误； B．狭缝变宽，衍射现象会越来越不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，故B正确； C．单色光的单缝衍射图样是亮暗相间的条纹，故C正确； D．衍射是波特有的现象，为光的波动性提供了有力的证据，故D正确。 故选BCD。 12．如图，两束单色光以相同的入射角从圆心点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为和。已知入射角，光束与玻璃砖间的夹角。下列说法正确的是（　　） A．玻璃对光折射率为 B．在相同介质中，光的速度比光的速度小 C．用同一装置对光和光分别进行单缝衍射实验，光的中央亮纹更宽 D．用同一装置对光和光分别进行双缝干涉实验，光在光屏上得到条纹间距较小 【答案】AD 【详解】A．根据折射定律可知，玻璃对a光折射率为 故A正确； C．由图可知，a光与b光的入射角相同，但b光偏折程度较大，故b光的折射率大于a光的折射率，b光的频率大于a光的频率，b光的波长小于a光的波长，可知a光和b光分别通过同一个单缝，a光中央亮纹更宽，故C错误； B．根据 由于b光的折射率大于a光的折射率，可知在相同介质中，a光的速度比b光的速度大，故B错误； D．根据 由于b光的波长小于a光的波长，可知用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到的条纹间距较小，故D正确。 故选AD。 三、填空题 13．光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印制到硅片上。如图所示，DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率，则与没加入液体相比，深紫外线进入液体后传播速度 （填“变大”“变小”或“不变”），深紫外线在液体中 发生明显衍射（填“更容易”或“更不容易”）。 【答案】 变小 更不容易 【详解】[1]深紫外线在空气中的传播速度大于在液体里的传播速度，则与没加入液体相比，深紫外线进入液体后传播速度变小； [2]根据 可知，深紫外线在液体中的波长变小，则更不容易发生明显衍射。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.5 光的衍射（知识解读）（原卷版） •知识点1 光的衍射 •知识点2 衍射光栅 •作业 巩固训练 知识点1 光的衍射 1、光的衍射现象：用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。 2、各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。 3、发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。 【典例1-1】如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是（　　） A．a光的频率较大 B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度 C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射 D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角 【典例1-2】（多选）在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽（如图所示）盛有一定深度的水，在水槽中放置两块挡板，中间留一个狭缝，改变波源的频率和狭缝的宽度，观察到水波通过狭缝后的传播现象如图1、图2所示的照片。波长一定的水波通过宽度不同的狭缝；波长不同的水波通过宽度一定的狭缝，波长分别是狭缝宽度的、、，由图两图对比或图三图对比，可能得出的最直接的结论是（   ） A．如图1，波长一定的水波通过狭缝时，狭缝的宽度越小衍射现象越明显 B．如图1，波长一定的水波通过狭缝时，狭缝的宽度越大衍射现象越明显 C．如图2，通过宽度一定的狭缝时，波长越短的水波衍射现象越明显 D．如图2，通过宽度一定的狭缝时，波长越长的水波衍射现象越明显 【典例1-3】（1）波的衍射现象：波能 障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差 或者 波长。 【变式1-1】有时我们能观察到日晕现象，如图甲所示，日晕是当太阳光线在卷层云中的冰晶折射时而产生的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 C．分别用a、b两种光在相同条件做双缝干涉实验，a光得到的干涉条纹间距较窄 D．b光比a光更容易发生明显衍射现象 【变式1-2】（多选）关于单缝衍射形成的条纹，下列说法正确的是（　　） A．单缝的宽度越小，衍射条纹越亮 B．单缝的宽度越小，衍射现象越明显 C．入射光的波长越长，衍射现象越明显 D．入射光的波长越短，衍射现象越明显 【变式1-3】利用图甲所示的装置（示意图），观察紫光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图乙和图丙两种图样则图乙应是 图样（选填“干涉”或“衍射”）。若将光换成黄光，干涉图样中相邻两条亮条纹中心间距 （选填“变宽”、“变窄”或“不变”）。 知识点2 衍射光栅 1、衍射光栅结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件，狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越大。用它更易观察、分析衍射现象。 2、衍射光栅的种类 （1）透射光栅：一般常用的光栅是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，未刻部分相当于一条狭缝，这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅。 （2）反射光栅：利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在高反射率的金属表面上刻出许多等距的平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。 【典例2-1】波长=550nm（1nm=10−9m）的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 【典例2-2】（多选）关于衍射光栅，下列说法正确的是（　　） 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 【典例2-3】用氦氖激光器的红光（λ=632.8nm）垂直照射光栅，其光栅常数为1.03×10-6m，则第二级明条纹是否出现 。 【变式2-1】一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，，。两种波长的谱线第二次重合于衍射角的方向上，则光栅常数为（　　） A．3.05μm B．0.95μm C．1.27μm D．0.19μm 【变式2-2】（多选）下列说法正确的是（　　） A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉引起的 B．全息照相的拍摄主要利用了光的衍射原理 C．光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果 D．影响显微镜分辨本领的一个因素是光的衍射，衍射越明显，分辨本领越高 【变式2-3】光栅由许多 的狭逢构成的，两透光狭逢间距称为 ，当入射光垂直入射到光栅上时，衍射角k，衍射级次K满足的关系式是 ，用此式可通过实验测定 和 。 一、单选题 1．关于以下三幅图像，下列说法正确的是（    ） A．甲是光的衍射图样，乙是光的干涉图样 B．双缝干涉实验中，波长越长亮条纹越窄 C．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凹处 D．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出Q为凹处 2．一束红色激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，让这束红色激光只通过一条窄缝，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一些 B．与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些 C．只有一条与缝宽对应的亮条纹 D．无条纹，只存在一片红光 3．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立且前下方又弥漫云雾时，会在前下方的云雾上看到一个外红内紫的彩色光环，这是一种奇特的自然现象。当阳光照射较厚的云层时，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射光在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。下述现象与“彩色光环”现象成因相同的是（　　） A．雨后的彩虹 B．透过两支铅笔夹成的狭缝看日光灯，可以看到彩色条纹 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 4．北京时间2024年4月10日上午，深圳、珠海等多地出现日晕（如图甲所示）。日晕是当日光通过卷层云中的冰晶时，发生折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到正六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（    ） A．在同一冰晶中，a光的折射率大于b光的折射率 B．在同一冰晶中，a光的波速小于b光的波速 C．b光比a光更容易发生衍射现象 D．若图乙中光线进入正六角形冰晶时入射角为，进入后a光的折射角为，则正六角形冰晶对a光的折射率为 5．在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，哪一个是由单缝衍射实验得到的图样（    ） A． B． C． D． 6．如图所示的透明容器中装满某种透明液体，液体中有一圆形气泡，一细光束垂直左侧壁射入容器，该细光束在气泡中分成两束色光M、N。下列说法正确的是（　　） A．M在液体中的传播速度较小 B．M在真空中的波长较长 C．两种色光通过同一双缝干涉装置，N的条纹间距较宽 D．两种色光通过同一小孔，N的衍射现象更明显 7．如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光b光和c光，下列说法正确的是 A．c光可能是红光 B．在玻璃三棱镜中c光的速度大于a光的速度 C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大 D．c光比a光更容易发生衍射 8．由内芯和包层两层介质组成的光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以45°入射角射入，它们折射后均在侧面（内芯和包层的分界面）发生全反射，下列说法正确的是（    ） A．内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大 B．在内芯中甲光比乙光传播得慢 C．在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射 D．乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角 二、多选题 9．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．图甲属于圆孔衍射 B．图乙的亮斑是“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，即光绕到了障碍物的影子里 10．如图，实验小组用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的水流．让激光水平射向小孔，使光束与水流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的水流传播。下列现象的原理与“液流导光”原理相同的是（　　） A．水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮 B．利用光导纤维传输光信号 C．泊松亮斑 D．光的双缝干涉实验 11．对光的衍射现象的定性分析，下列描述中正确的是（　　） A．只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发生衍射现象 B．单缝衍射，狭缝宽度增大过程中，衍射条纹亮度逐渐变暗 C．单色光的单缝衍射图样是亮暗相间的条纹 D．光的衍射为光的波动性提供了有力的证据 12．如图，两束单色光以相同的入射角从圆心点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为和。已知入射角，光束与玻璃砖间的夹角。下列说法正确的是（　　） A．玻璃对光折射率为 B．在相同介质中，光的速度比光的速度小 C．用同一装置对光和光分别进行单缝衍射实验，光的中央亮纹更宽 D．用同一装置对光和光分别进行双缝干涉实验，光在光屏上得到条纹间距较小 三、填空题 13．光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印制到硅片上。如图所示，DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率，则与没加入液体相比，深紫外线进入液体后传播速度 （填“变大”“变小”或“不变”），深紫外线在液体中 发生明显衍射（填“更容易”或“更不容易”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$