第4.4节 光的衍射和偏振-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册）

第四章 光 4．4 光的衍射和偏振 课程标准 1. 了解光的衍射现象，以及发生明显衍射的条件。 2. 了解常见的光的单缝、圆孔和泊松亮斑衍射现象。 3. 了解光是横波和偏振现象。 物理素养 物理观念：由衍射现象和偏振现象建立光是横波的概念。 科学思维：通过光的衍射，建立机械波和光波的内在统一性的思维过程。 科学探究：探究光发生明显衍射的条件。 科学态度与责任：由实验激发学习兴趣，感受奇妙的物理现象，培养科学素养。 一、光的衍射 1．定义：光通过很小的狭缝（或圆孔）时，明显地偏离了直线传播的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象。 衍射时产生的明暗条纹或光环称衍射图象。 2．明显衍射的条件： 障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相近或更小，即，则会发生明显的衍射现象。 波长越长，衍射效应越明显；波长越短，衍射效应越不明显。 例如，可见光中红光波长较长，衍射效应比蓝光更明显。 3．单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，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，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹。 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等。越靠外，条纹间距越小。 (2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低。 (3)中央亮条纹的宽度及条纹间距：入射光波长越大，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。 4．圆孔衍射：光通过小孔时（孔很小）在屏幕上会出现明暗相间的圆环。 (1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。 (2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (3)用不同色光照射圆孔时，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。 (4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 (5)在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象： 圆形亮斑（光的直线传播）>>光源的像（小孔成像）>>明暗相间的圆环（衍射图样）>>完全黑暗。 5．泊松亮斑：障碍物的衍射现象。 在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。 (1)中央是亮斑。 (2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小，而且背景是明亮的。 6．圆孔衍射和泊松亮斑的区别： 圆孔衍射是暗背景，中间亮纹较大；泊松亮斑是亮背景，中心亮斑较小。 例1. 对于单缝衍射现象，下列说法正确的是（ ） A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮 B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显 C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线 D．入射光的波长越短，衍射现象越明显 二、单缝衍射与双缝干涉的比较 1． 单缝衍射与双缝干涉的比较   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够窄，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，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 2．对单缝衍射和双缝干涉的三点提醒 (1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列。 (2)光波的波长变大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。 (3)复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加。 【特别提醒】 （1）白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同。 （2）区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分。 例2. （多选）如图甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，下列判断正确的是(　　) A．甲为单缝衍射的图样 B．乙为双缝干涉的图样 C．甲为双缝干涉的图样 D．乙为单缝衍射的图样 三、光的偏振 1．偏振现象 (1)自然光： 由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫作自然光。 (2)偏振光： 偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫作透振方向。 自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的透振方向，即在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光．自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。 (3)只有横波才有偏振现象。 2． 自然光和偏振光的区别 (1)振动方向比较：自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动。 (2)经过偏振片时现象比较：如图甲，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变。 如图乙、丙，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的透振方向平行，屏是亮的； 若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直，屏是暗的； 若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随着振动方向与透振方向的夹角变大，亮度逐渐变暗。 太阳、电灯等直接发出的光是自然光；自然光经偏振片后都是偏振光，自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角。 3．偏振应用：3D立体电影。 例3. （多选）如图所示，a是一偏振片，a的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射a时能在a的另一侧观察到透射光(　　) A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光 题型01 衍射图样的识别 例4. 下图是用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样．据此可以判断出(　　) A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样 B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样 C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大 D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大 题型02 干涉条纹和衍射条纹的区别 例5. 如图所示的4幅明暗相间的条纹图样，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黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是(　　) A．红　黄　蓝　紫 B．红　紫　蓝　黄 C．蓝　紫　红　黄 D．蓝　黄　红　紫 题型03 偏转光 例6. 如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。一光束射向P，该光束的振动方向与P的透振方向成45°角(用带有箭头的虚线表示)。从左向右看，顺时针旋转P半周，从另一侧观察到光束的亮度变化情况是(　　) A．先变亮，再变暗 B．先变亮，然后变暗，再变亮 C．先变暗，再变亮 D．先变暗，然后变亮，再变暗 1．（23-24·上海市南模中学高二下期中）下列现象中属于光的衍射现象的是（　　） A. 在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹 B. 太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上出现彩色光带 C. 通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环 D. 观察紧叠在一起两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹 2．(2024长宁二模·二·第3题) 天宫搭载的红外线热成像仪，是通过收集待成像物体辐射的红外线能量而成像的．红外线与可见光相比，红外线（ ） A．频率更高 B．更容易发生衍射现象 C．真空中传播速度更快 D．在同一装置中双缝干涉条纹更窄 3． 关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(　　) A．甲图是光的干涉图样 B．乙图是光的衍射图样 C．丙图是利用光的折射原理 D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率 4． 如图所示的4幅明暗相间的条纹,分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则下面的四幅图(甲、乙、丙、丁)依次对应的是(　　) A.双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝 B.双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝 C.宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距 D.窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距 5． 关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理 B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的 C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点 D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 6．（23-24·上海市控江中学高二下期中）光的偏振现象说明了（　　） A. 光是一种横波 B. 光是一种纵波 C. 光是一种电磁波 D. 光波的波长很短 7． (2024杨浦二模·四·第3+4题) 如图所示，发射器和接收器置于同一直线上，发射器发出一束偏振光，在接收器前端加装一偏振片，若接收器按图示方向沿轴线转动一周，能观察到______次光线变暗过程。 ( 发射器 接收器 转动方向 ) 8.（23-24·上海市控江中学高二下期中）在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（　　） A. 很小的不透明圆板 B. 很大的不透明圆板 C. 很大的中间有大圆孔的不透明挡板 D. 很大的中间有小圆孔的不透明挡板 9．（23-24·上海市南模中学高二下期中）（多选）下列说法正确的是（　　） A. 图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小 B. 图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大 C. 图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 D. 图丁为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 10.（23-24·上海市复旦中学高二下期中）如图所示a、b分别为两束波长λa、λb的单色光经过同一实验装置得到的图样，a、b为光的_________现象的图样，λa_______λb（选填“大于”“小于”或“等于”） 11．（23-24·上海市华师大二附中高二下期末）下列场景解释中正确的有（ ） A．光导纤维内芯的折射率应小于外套的折射率 B．泊松亮斑是光的衍射现象 C．用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越窄 D．激光是人类制造的，它与自然光的特性不同，不能发生偏振现象 12.（23-24·上海市松江一中高二下期末）以下四幅图片是来自课本的插图，结合图片分析下列说法中正确的是（　　） A. 图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角逐渐增大到某一值后不再会有光线从面射出 B. 图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大 C. 图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的干涉现象 D. 图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波 13．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好发生完全偏振(反射光线与折射光线垂直)，由此可以计算出玻璃的折射率是多少？此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角，试求折射率为n的介质的布儒斯特角的通用表达式。 14.（23-24·上海市市北中学高二下期末）如图所示，S为一点光源，P、Q 是偏振片，R 是一光敏电阻，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为（　　） A. 电流表的示数变大，电压表的示数变小 B. 电流表的示数变大，电压表的示数变大 C. 电流表的示数变小，电压表的示数变大 D. 电流表的示数变小，电压表的示数变小 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 光 4．4 光的衍射和偏振 课程标准 1. 了解光的衍射现象，以及发生明显衍射的条件。 2. 了解常见的光的单缝、圆孔和泊松亮斑衍射现象。 3. 了解光是横波和偏振现象。 物理素养 物理观念：由衍射现象和偏振现象建立光是横波的概念。 科学思维：通过光的衍射，建立机械波和光波的内在统一性的思维过程。 科学探究：探究光发生明显衍射的条件。 科学态度与责任：由实验激发学习兴趣，感受奇妙的物理现象，培养科学素养。 一、光的衍射 1．定义：光通过很小的狭缝（或圆孔）时，明显地偏离了直线传播的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象。 衍射时产生的明暗条纹或光环称衍射图象。 2．明显衍射的条件： 障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相近或更小，即，则会发生明显的衍射现象。 波长越长，衍射效应越明显；波长越短，衍射效应越不明显。 例如，可见光中红光波长较长，衍射效应比蓝光更明显。 3．单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，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，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹。 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等。越靠外，条纹间距越小。 (2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低。 (3)中央亮条纹的宽度及条纹间距：入射光波长越大，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。 4．圆孔衍射：光通过小孔时（孔很小）在屏幕上会出现明暗相间的圆环。 (1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。 (2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (3)用不同色光照射圆孔时，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。 (4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 (5)在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象： 圆形亮斑（光的直线传播）>>光源的像（小孔成像）>>明暗相间的圆环（衍射图样）>>完全黑暗。 5．泊松亮斑：障碍物的衍射现象。 在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。 (1)中央是亮斑。 (2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小，而且背景是明亮的。 6．圆孔衍射和泊松亮斑的区别： 圆孔衍射是暗背景，中间亮纹较大；泊松亮斑是亮背景，中心亮斑较小。 例1. 对于单缝衍射现象，下列说法正确的是（ ） A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮 B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显 C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线 D．入射光的波长越短，衍射现象越明显 【答案】　B 【解析】 缝宽越小，越容易产生衍射，但光强也越弱，所以B正确。 二、单缝衍射与双缝干涉的比较 1． 单缝衍射与双缝干涉的比较   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够窄，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，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 2．对单缝衍射和双缝干涉的三点提醒 (1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列。 (2)光波的波长变大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。 (3)复色光的衍射或干涉图样，可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加。 【特别提醒】 （1）白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同。 （2）区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分。 例2. （多选）如图甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，下列判断正确的是(　　) A．甲为单缝衍射的图样 B．乙为双缝干涉的图样 C．甲为双缝干涉的图样 D．乙为单缝衍射的图样 【答案】 AB 【解析】 甲条纹不等宽，是单缝衍射；乙条纹等宽，是双缝干涉，所以AB正确。 三、光的偏振 1．偏振现象 (1)自然光： 由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫作自然光。 (2)偏振光： 偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫作透振方向。 自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的透振方向，即在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光．自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。 (3)只有横波才有偏振现象。 2． 自然光和偏振光的区别 (1)振动方向比较：自然光在垂直于光的传播方向的平面内，沿所有方向振动；偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，沿某一特定的方向振动。 (2)经过偏振片时现象比较：如图甲，自然光通过偏振片后变成偏振光，后面的屏是明亮的，转动偏振片时，偏振光的振动方向随之变化，但屏上亮度不变。 如图乙、丙，偏振光经过偏振片时，若光的振动方向与偏振片的透振方向平行，屏是亮的； 若光的振动方向与偏振片的透振方向垂直，屏是暗的； 若既不平行也不垂直，屏的亮度介于两者之间，随着振动方向与透振方向的夹角变大，亮度逐渐变暗。 太阳、电灯等直接发出的光是自然光；自然光经偏振片后都是偏振光，自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角。 3．偏振应用：3D立体电影。 例3. （多选）如图所示，a是一偏振片，a的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射a时能在a的另一侧观察到透射光(　　) A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光 【答案】　ABD 【解析】 太阳光是各个方向独有偏振，所以能够透过，A正确； 沿竖直方向和偏振方向一致，能够透过，B正确； 沿水平方向偏转的光，在竖直方向没有分量，不能透过，C错误； 沿竖直方向成45°角偏转的光，在竖直方向上有一定分量，能够透过，D正确。 题型01 衍射图样的识别 例4. 下图是用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样．据此可以判断出(　　) A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样 B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样 C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大 D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大 【答案】　A 【解析】 圆孔衍射中心是条纹，宽度较大，圆板衍射中间也是亮纹，但宽度较小，所以A正确。 题型02 干涉条纹和衍射条纹的区别 例5. 如图所示的4幅明暗相间的条纹图样，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黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是(　　) A．红　黄　蓝　紫 B．红　紫　蓝　黄 C．蓝　紫　红　黄 D．蓝　黄　红　紫 【答案】　B 【解析】 第一、三为干涉，第一图的波长较长；第二、四为衍射，第四图的波长较长，所以B正确。 题型03 偏转光 例6. 如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。一光束射向P，该光束的振动方向与P的透振方向成45°角(用带有箭头的虚线表示)。从左向右看，顺时针旋转P半周，从另一侧观察到光束的亮度变化情况是(　　) A．先变亮，再变暗 B．先变亮，然后变暗，再变亮 C．先变暗，再变亮 D．先变暗，然后变亮，再变暗 【答案】　D 【解析】 顺时针旋转，偏振方向夹角从45°先增大到90°，沿偏振片的透振方向的分量先减小，后增大，再减小，所以D正确。 1．（23-24·上海市南模中学高二下期中）下列现象中属于光的衍射现象的是（　　） A. 在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹 B. 太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上出现彩色光带 C. 通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环 D. 观察紧叠在一起两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹 【答案】C 【详解】A．在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹，这是光的折射造成的，选项A错误； B．太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上出现彩色光带，这是光的折射造成的，选项B错误； C．通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环，这是光的衍射造成的，选项C正确； D．观察紧叠在一起的两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹，这是光的干涉造成的，选项D错误。故选C。 2．(2024长宁二模·二·第3题) 天宫搭载的红外线热成像仪，是通过收集待成像物体辐射的红外线能量而成像的．红外线与可见光相比，红外线（ ） A．频率更高 B．更容易发生衍射现象 C．真空中传播速度更快 D．在同一装置中双缝干涉条纹更窄 【答案】B 【解析】红光波长长，频率低，真空中传播速度相等。波长越长越容易观测到衍射现象，干涉条纹越宽，所以B正确。 3． 关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(　　) A．甲图是光的干涉图样 B．乙图是光的衍射图样 C．丙图是利用光的折射原理 D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率 【答案】 C 【解析】 图甲中央条纹宽度比两侧大，是衍射图样，A错误； 图乙条纹宽度相等，是干涉图样，B错误； 图丙是光的色散，原理是不同色光在玻璃中的折射率不一样，C正确； 全反射发生在从光密介质到光疏介质，内芯折射率大，D错误。 4． 如图所示的4幅明暗相间的条纹,分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则下面的四幅图(甲、乙、丙、丁)依次对应的是(　　) A.双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝 B.双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝 C.宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距 D.窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距 【答案】 A 【解析】 甲乙条纹等间距，为双缝干涉，甲的缝宽大。丙丁条纹不等宽，为单缝衍射，丙的缝宽大。 所以A正确。 5． 关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是(　　) A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理 B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的 C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点 D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 【答案】　D 【解析】 光的干涉和衍射本质上都是光波叠加的结果，D正确。 6．（23-24·上海市控江中学高二下期中）光的偏振现象说明了（　　） A. 光是一种横波 B. 光是一种纵波 C. 光是一种电磁波 D. 光波的波长很短 【答案】A 【详解】一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，当看到透射光的强度发生变化时，则说明光的振动方向与传播方向相垂直，故光的偏振现象说明也证明了光是横波。故A正确。 7． (2024杨浦二模·四·第3+4题) 如图所示，发射器和接收器置于同一直线上，发射器发出一束偏振光，在接收器前端加装一偏振片，若接收器按图示方向沿轴线转动一周，能观察到______次光线变暗过程。 ( 发射器 接收器 转动方向 ) 【答案】2 【解析】偏振方向垂直时变暗。 8．（23-24·上海市控江中学高二下期中）在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（　　） A. 很小的不透明圆板 B. 很大的不透明圆板 C. 很大的中间有大圆孔的不透明挡板 D. 很大的中间有小圆孔的不透明挡板 【答案】D 【详解】A．用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，即泊松亮斑，故A错误； B．很大的不透明圆板时后面是一片阴影，不会出现衍射现象，故B错误； C．很大的中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，不会出现衍射现象，故C错误； D．用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样，即发生衍射现象，故D正确。 9．（23-24·上海市南模中学高二下期中）（多选）下列说法正确的是（　　） A. 图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小 B. 图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大 C. 图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 D. 图丁为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 【答案】AD 【详解】A．图甲表示声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，A正确； B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小，B错误； C．图丙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则P为凹处，同理可知Q为凸处，C错误； D．光照射到不透明圆盘上，后面会出现一亮斑，这亮斑称为泊松亮斑，图丁为在圆盘后得到的衍射图样，D正确。故选AD。 10.（23-24·上海市复旦中学高二下期中）如图所示a、b分别为两束波长λa、λb的单色光经过同一实验装置得到的图样，a、b为光的_________现象的图样，λa_______λb（选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】 ①. 衍射 ②. 大于 【详解】[1]依据干涉条纹间距相等，而衍射条纹间距不等，所以a、b为光的衍射图样；。 [2]单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式定性的讨论，当波长越长的，衍射条纹间距越宽，因此a对应的光的波长较长，故λa大于λb。 11．（23-24·上海市华师大二附中高二下期末）下列场景解释中正确的有（ ） A．光导纤维内芯的折射率应小于外套的折射率 B．泊松亮斑是光的衍射现象 C．用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越窄 D．激光是人类制造的，它与自然光的特性不同，不能发生偏振现象 【答案】 【解答】、全反射发生的条件为：光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于折射角，光导纤维主要利用全反射传递信息，所以内芯的折射率应大于外套的折射率，故错误； B、泊松亮斑是光的衍射现象，故正确； C、用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，衍射现象越明显，中央衍射条纹越宽，C错误； D、激光是横波，所以激光可以发生偏振现象，故错误。 12.（23-24·上海市松江一中高二下期末）以下四幅图片是来自课本的插图，结合图片分析下列说法中正确的是（　　） A. 图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角逐渐增大到某一值后不再会有光线从面射出 B. 图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大 C. 图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的干涉现象 D. 图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波 【答案】D 【详解】A．图甲中，根据几何关系可知上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性，无论怎么增大入射角，下表面的入射角不会达到临界角，光线都会从面射出，故A错误； B．图乙中，根据双缝干涉相邻条纹间距公式 可知只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小，故B错误； C．图丙是针尖的衍射现象图片，故C错误； D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。 13．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好发生完全偏振(反射光线与折射光线垂直)，由此可以计算出玻璃的折射率是多少？此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角，试求折射率为n的介质的布儒斯特角的通用表达式。 【答案】　　θ1＝arctann 【解析】　光由真空进入玻璃，光路图如图所示，根据折射定律可得n＝， 而θ1＋θ2＝90° 所以n＝＝tanθ1 由题意知θ2＝30°，n＝tanθ1＝ 所求的布儒斯特角为θ1， 可得表达式为θ1＝arctann。 14.（23-24·上海市市北中学高二下期末）如图所示，S为一点光源，P、Q 是偏振片，R 是一光敏电阻，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为（　　） A. 电流表的示数变大，电压表的示数变小 B. 电流表的示数变大，电压表的示数变大 C. 电流表的示数变小，电压表的示数变大 D. 电流表的示数变小，电压表的示数变小 【答案】B 【详解】光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小。 光沿轴线照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，光屏上光的亮度从亮到暗，因此导致光敏电阻的阻值从小到大，则电路中总电阻增大，那么总电流减小，外电压则增大，因此电压表示数变大，而R1两端的电压变小，所以R2两端的电压在增大，故电流表示数变大，故B正确，ACD错误。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$