第四节 光的衍射和偏振（导学案）物理沪科版2020选择性必修第一册

该高中物理导学案聚焦光的衍射和偏振，引导学生掌握衍射现象及条件、三类衍射图样特点、偏振现象及光的横波本质。通过游标卡尺狭缝实验、针尖小孔观察等问题情境导入，结合波的衍射、横波等知识回顾，搭建新旧知识衔接的学习支架。 以科学探究为核心，通过实验情境和思考讨论培养科学思维，对比衍射与干涉图样、自然光与偏振光深化模型建构。融入3D电影、日晕等生活实例，习题分层设计，助力物理观念形成与科学态度培养，结构清晰便于自主学习与教学评估。

4. 光的衍射和偏振 导学案 1 .知道什么是光的衍射，知道产生明显衍射现象的条件。 2. 知道什么是光的偏振现象，知道光是一种横波。 重点： 1. 光的衍射现象及其明显发生的条件。 2. 单缝衍射图样的特点与影响因素。 3. 光的偏振现象及其对光横波本质的揭示。 难点： 1. 将“光沿直线传播”与“光的衍射”的统一与区别。 2. 从实验现象中抽象出“透振方向”“偏振光”概念，理解偏振的本质。 【知识回顾】 1．波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的__________。发生明显衍射现象的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，或比波长__________。 2．几列波相遇时，各自的__________、__________等运动特征不受其他波的影响，都能继续传播。在它们重叠的区域里，介质的质点__________参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的__________。 3．一切波都能发生____________________，____________________都是波特有的现象。 4．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫__________，其中交替、间隔出现__________和__________。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫__________，其中交替、间隔出现__________和__________。 【自主预习】 1．发生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸与光的波长__________，或比光的波长__________。 2．单缝衍射图样：单色光入射，屏幕上出现__________的条纹，中央条纹最_____最_____，两侧的亮条纹逐渐变_____变_____；白光入射，屏幕上出现__________条纹，中央为__________条纹。 3．圆孔衍射图样：光通过小孔时，屏幕上出现__________的圆环。中央是_____且_____的圆形亮斑，周围是__________的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越_____，宽度越_____。圆孔越小，中央亮斑的直径越_____，同时亮度越_____。 4．圆板衍射（泊松亮斑）图样：中央是__________，圆板阴影的边缘是__________的，在阴影外有__________的__________的圆环。 5．衍射光栅是由许多__________的狭缝__________地排列起来形成的光学元件。 6．不同的横波，振动方向__________的现象。 7．太阳、日光灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于__________上沿__________方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都__________。这种光叫__________。 8．在垂直于__________的平面上，沿着__________的方向振动，这种光叫__________。 9．光的偏振现象说明光是一种_____波。 思考与讨论： 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 一、光的衍射 1. 光的衍射 【问题情境】 ①让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化。缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ ②用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？ （1）用单色平行光照射狭缝，当缝很__________时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了__________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__________，致使影的轮廓__________，出现__________的条纹。 （3）发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸与光的波长__________，甚至比光的波长还__________的时候，衍射现象十分明显。 2. 三种衍射图样的特点 （1）单缝衍射 ①单色光通过狭缝时，在屏幕上出现__________的条纹，中央条纹最_____最_____，两侧的亮条纹逐渐变_____变_____；白光通过狭缝时，在屏上出现__________条纹，中央为__________条纹。 ②波长一定时，单缝窄的中央条纹_____，条纹间距_____；单缝不变时，光波波长长的中央条纹_____，条纹间距_____。 （2）圆孔衍射：光通过小孔（孔很小）时，在光屏上出现__________的圆环。如图所示。 ①中央是_____且_____的圆形亮斑，周围分布着__________的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越_____，宽度越_____。 ②圆孔越小，中央亮斑的直径越_____，同时亮度越_____。 （3）圆板衍射（泊松亮斑） ①若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的__________有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。 ②中央是__________，圆板阴影的边缘是__________的，在阴影外还有__________的__________的圆环。 【例1】关于光的衍射现象，下列说法正确的是（　　） A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的圆环 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 3. 单缝衍射与双缝干涉的比较 （1）不同点 ①产生条件 单缝衍射：狭缝__________（发生明显衍射）。双缝干涉：__________相同的两列光波相遇叠加。 ②图样 单缝衍射的图样是中央为最_____最_____的亮条纹，两侧亮条纹变_____变_____。 双缝干涉的图样是亮度__________的__________的条纹。 （2）相同点 ①都有__________的条纹，条纹都是光波叠加时__________或__________的结果。 ②都是_____特有的现象，表明光是一种_____。 【例2】如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是（　　） A.甲、乙是光的干涉图样 B.丙、丁是光的干涉图样 C.形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短 D.形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短 二、衍射光栅 （1）构成：由许多__________的狭缝__________地排列起来形成的光学元件。 （2）增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变_____，亮度__________。 （3）种类：__________和__________。 三、光的偏振 【问题情境】如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？ 1. 偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也__________，这种现象称为“偏振现象”，横波的__________称为“偏振方向”。 2. 光的偏振 （1）偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个__________的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“__________方向”。 （2）自然光和偏振光 ①自然光：太阳、日光灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于__________上沿__________方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都__________。这种光是“自然光”。 ②偏振光：在垂直于__________的平面上，沿着__________的方向振动，这种光叫作偏振光。 （3）光的偏振现象说明光是一种_____波。 3. 透振方向：偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个__________的方向，只有沿着这个方向振动的光波才能顺利通过偏振片，这个方向叫作“__________方向”。 4. 光的偏振现象表明光是一种_____波。 5. 自然光与偏振光的比较 自然光 偏振光 不 同 点 光的 来源 直接从__________发出的光。 自然光通过__________后的光或由某种介质__________或__________的光。 光的振 动方向 在垂直于光的__________的平面内，光振动沿__________方向，且沿各个方向振动的光波的强度都__________。 在__________于光的传播方向的平面内，光振动沿__________方向。 （与偏振片透振方向__________） 相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定__________。 【例3】如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则（　　） A.图中a光为偏振光 B.图中b光为自然光 C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 【针对训练】如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（　　） A.A、B均不变 B.A、B均有变化 C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变 课堂小结： 1．（光的衍射）对光的衍射现象的定性分析，错误的是（　　） A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象 B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果 C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 2.（单缝衍射与双缝干涉的比较）如图（a）所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上、下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，红光波长大于蓝光波长，则（　　） 　　 A.完成操作1后，光屏上出现的是图（b）图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 B.完成操作1后，光屏上出现的是图（c）图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹 C.完成操作2后，光屏上出现的是图（b）图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 D.完成操作2后，光屏上出现的是图（c）图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹 3.（光的偏振）关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A.偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同 B.自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光 C.光的偏振现象说明光是一种纵波 D.照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用 4．如图所示的四个图样中哪个是著名的泊松亮斑（　　） A. B. C. D. 5．下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述，正确的是（　　） A．图甲中，内窥镜中的光导纤维传输信息利用了光的全反射原理 B．图乙中是偏振片，当固定不动，以光的传播方向为轴，将在竖直面内转动，光屏上的光亮度不变 C．图丙中，检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凸处、为凹处 D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆孔时发生衍射产生的 6．（多选题）日晕是由于太阳光穿过云层中小冰晶时发生折射或反射形成的光学现象，如图所示为平面内一束太阳光射到正六边形冰晶截面的光路图，a、b为其中的两种不同单色光。不考虑多次反射和折射，则（　　） A．冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光的波长小于b光的波长 C．射出冰晶时a光和b光都有可能发生全反射 D．射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显 7．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变窄 B．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变宽 C．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变暗 D．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变亮 8．（多选题）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下（　　） A．只有波长较短的一部分光才能到达地面 B．只有波长较长的一部分光才能到达地面 C．只有频率较高的一部分光才能到达地面 D．只有频率较低的一部分光才能到达地面 9．（多选题）不同波长的电磁波具有不同的特性，按照波长从大到小可以排列成电磁波谱。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．真空中a光频率小于b光频率 B．真空中a光速度小于b光速度 C．若a、b两光通过同一双缝干涉实验装置，则a光产生的干涉条纹间距更大 D．若a、b两光照射同一个狭缝，则b光的衍射现象更明显 10．3D电影《阿凡达2：水之道》上映后持续热播引起热议。如图所示为3D电影的原理图，下列对3D电影的原理说法正确的是（　　） A．该原理与光纤的原理相同 B．该原理利用了光的偏振 C．该原理与照相机镜头上的增透膜原理相同 D．观看时闭上一只眼睛也能看到明显的3D效果 11．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．物体做受迫振动时的频率一定等于物体的固有频率 B．对同一狭缝或障碍物，波长越长，越容易发生明显的衍射现象 C．电子表的液晶显示利用了光的偏振原理 D．同一单摆在地球上振动的周期比在月球上振动的周期大 12．如图所示是一个3D电影厅的俯视图，在屏幕两边有两个相同的扬声器，某一刻发出的声波如图所示，其中A、B、C、D是四个观众席位。 （1）A、B、C、D四个位置中哪些席位的观众听到的声音最洪亮？请说明理由； （2）观看3D电影需要配戴专用的3D眼镜，这是利用了什么光学原理？3D眼镜两块镜片的透振方向有什么要求？ 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 在本节课的学习中，应用到了哪些物理方法？重点解决了哪些问题？ 2 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 4. 光的衍射和偏振 导学案 1 .知道什么是光的衍射，知道产生明显衍射现象的条件。 2. 知道什么是光的偏振现象，知道光是一种横波。 重点： 1. 光的衍射现象及其明显发生的条件。 2. 单缝衍射图样的特点与影响因素。 3. 光的偏振现象及其对光横波本质的揭示。 难点： 1. 将“光沿直线传播”与“光的衍射”的统一与区别。 2. 从实验现象中抽象出“透振方向”“偏振光”概念，理解偏振的本质。 【知识回顾】 1．波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。发生明显衍射现象的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或比波长更小。 2．几列波相遇时，各自的波长、频率等运动特征不受其他波的影响，都能继续传播。在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 3．一切波都能发生衍射和干涉，衍射和干涉都是波特有的现象。 4．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波，其中交替、间隔出现波峰和波谷。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，其中交替、间隔出现密部和疏部。 【自主预习】 1．发生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸与光的波长相当，或比光的波长小。 2．单缝衍射图样：单色光入射，屏幕上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光入射，屏幕上出现彩色条纹，中央为白色条纹。 3．圆孔衍射图样：光通过小孔时，屏幕上出现明暗相间的圆环。中央是大且亮的圆形亮斑，周围是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。圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 4．圆板衍射（泊松亮斑）图样：中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外有不等间距的明暗相间的圆环。 5．衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。 6．不同的横波，振动方向不同的现象。 7．太阳、日光灯等普通光源发出的光，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。这种光叫自然光。 8．在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫偏振光。 9．光的偏振现象说明光是一种横波。 思考与讨论： 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 一、光的衍射 1. 光的衍射 【问题情境】 ①让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上，逐渐减小两个卡脚之间的距离，使缝越来越小，观察照在屏幕上光斑的变化。缝宽大约多大时屏幕上出现条纹？缝间距变小时，条纹有什么变化？ 【答案】大约0.8mm时会出现条纹，当缝间距变小时，屏幕上条纹间距逐渐变宽，但亮度逐渐减弱。 ②用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？ 【答案】会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环。 （1）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：在障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。 2. 三种衍射图样的特点 （1）单缝衍射 ①单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。 ②波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长长的中央条纹宽，条纹间距大。 （2）圆孔衍射：光通过小孔（孔很小）时，在光屏上出现明暗相间的圆环。如图所示。 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）圆板衍射（泊松亮斑） ①若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。 ②中央是亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 【例1】关于光的衍射现象，下列说法正确的是（　　） A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的圆环 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 【答案】C 【解析】 红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，A、B错误； 光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，C正确； D项屏中大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，D错误。 3. 单缝衍射与双缝干涉的比较 （1）不同点 ①产生条件 单缝衍射：狭缝足够小（发生明显衍射）。 双缝干涉：频率相同的两列光波相遇叠加。 ②图样 单缝衍射的图样是中央为最宽最亮的亮条纹，两侧亮条纹变暗变窄。 双缝干涉的图样是亮度相同的等间距的条纹。 （2）相同点 ①都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或减弱的结果。 ②都是波特有的现象，表明光是一种波。 【例2】如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是不同的单色光通过同一双缝或单缝形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是（　　） A.甲、乙是光的干涉图样 B.丙、丁是光的干涉图样 C.形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短 D.形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短 【答案】A 【解析】 干涉条纹是等间距的条纹，因此题图甲、乙是干涉图样，题图丙、丁是衍射图样，故A正确，B错误； 由公式可知，条纹宽的入射光的波长长，所以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长，故C错误； 形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D错误。 二、衍射光栅 （1）构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。 （2）增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 （3）种类：透射光栅和反射光栅。 三、光的偏振 【问题情境】如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？这说明什么？ 【答案】 会看到在旋转Q时光的亮度发生变化。 偏振片的作用类似于狭缝，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。 当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强； 当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q。 1. 偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能不同，这种现象称为“偏振现象”，横波的振动方向称为“偏振方向”。 2. 光的偏振 （1）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，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 （2）自然光和偏振光 ①自然光：太阳、日光灯等普通光源发出的光，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。这种光是“自然光”。 ②偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫作偏振光。 （3）光的偏振现象说明光是一种横波。 3. 透振方向：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顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”。 4. 光的偏振现象表明光是一种横波。 5. 自然光与偏振光的比较 自然光 偏振光 不 同 点 光的 来源 直接从光源发出的光。 自然光通过偏振片后的光或由某种介质反射或折射的光。 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同。 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向。 （与偏振片透振方向一致） 相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直。 【例3】如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则（　　） A.图中a光为偏振光 B.图中b光为自然光 C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 【答案】D 【解析】 自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，故A错误； 它通过偏振片A后，即变为偏振光，故B错误； 设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，P点才无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮，故C错误； 以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故D正确。 【针对训练】如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（　　） A.A、B均不变 B.A、B均有变化 C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变 【答案】C 【解析】 旋转偏振片P，A处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，B处的光强随着P的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强最弱，选项C正确。 课堂小结： 1．（光的衍射）对光的衍射现象的定性分析，错误的是（　　） A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象 B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果 C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 【答案】D 【解析】 根据光的衍射现象的定义可知选项A正确； 衍射图样中有亮、暗条纹，这是光波相互叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项B正确； 因为衍射是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项C正确； 当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项D错误。 2.（单缝衍射与双缝干涉的比较）如图（a）所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上、下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，红光波长大于蓝光波长，则（　　） 　　 A.完成操作1后，光屏上出现的是图（b）图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 B.完成操作1后，光屏上出现的是图（c）图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹 C.完成操作2后，光屏上出现的是图（b）图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 D.完成操作2后，光屏上出现的是图（c）图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹 【答案】D 【解析】 题图（b）中的条纹为等间距明暗相间条纹，是干涉图样。题图（c）为中间最宽且不等间距明暗相间条纹，是衍射条纹。操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图（b）图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A、B错误； 操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上出现的是题图（c）图案，再结合波长关系可知C错误，D正确。 3.（光的偏振）关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A.偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同 B.自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光 C.光的偏振现象说明光是一种纵波 D.照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用 【答案】B 【解析】 自然光在垂直于传播方向上沿一切方向振动，且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光在垂直于传播方向上沿某个方向振动的光波强度最大，选项A错误； 自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，但都是一定程度的偏振光，选项B正确； 光的偏振现象说明光是一种横波，选项C错误； 照相机的增透膜，使得反射光线因发生干涉相消现象从而增大透光性，属于光的薄膜干涉的应用，选项D错误。 4．如图所示的四个图样中哪个是著名的泊松亮斑（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【详解】B．泊松亮斑为光绕过不透光的圆盘而在圆盘阴影中心形成的一个亮斑，其图样周围还有明暗相间的圆环，故B正确。 ACD．题图A小孔较大，没有发生明显的衍射。题图D小孔较小，发生了小孔衍射。题图C为干涉条纹，故ACD错误。 故选B。 5．下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述，正确的是（　　） A．图甲中，内窥镜中的光导纤维传输信息利用了光的全反射原理 B．图乙中是偏振片，当固定不动，以光的传播方向为轴，将在竖直面内转动，光屏上的光亮度不变 C．图丙中，检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凸处、为凹处 D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆孔时发生衍射产生的 【答案】A 【详解】A．图甲中，内窥镜中的光导纤维传输信息利用了光的全反射原理，A正确； B．乙图中M、N是偏振片，当M不动，将N以光的传播方向为转轴在竖直面内转动后，光线将不能通过偏振片 ，则光屏上将没有光线到达，故B错误； C ．薄膜干涉是等厚干涉，同一级条纹各处薄膜厚度相等，所以从图丙检验工件平整度的操作中，可推断出P为凹处、 Q为凸处，故C错误； D．图丁为泊松亮斑，是光通过小圆板衍射形成的，故D错误。 故选A。 6．（多选题）日晕是由于太阳光穿过云层中小冰晶时发生折射或反射形成的光学现象，如图所示为平面内一束太阳光射到正六边形冰晶截面的光路图，a、b为其中的两种不同单色光。不考虑多次反射和折射，则（　　） A．冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光的波长小于b光的波长 C．射出冰晶时a光和b光都有可能发生全反射 D．射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显 【答案】BD 【详解】A．由题图可知太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度较大，可知冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误； B．由于冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，根据可知，a光的波长小于b光的波长，故B正确； C．由题图可知射出冰晶时a光的入射角等于射入时的折射角，可知a光射出冰晶时不可能发生全反射，故C错误； D．由于a光的波长小于b光的波长，所以射向同一单缝，b光比a光的衍射现象更明显，故D正确。 故选BD。 7．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变窄 B．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变宽 C．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变暗 D．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变亮 【答案】AD 【详解】光栅衍射中，亮条纹的宽度和亮度与狭缝数量密切相关。 AB．条纹宽度：主极大的半角宽度，当增加时，条纹变窄，故A正确，B错误。 CD．条纹亮度：总光强与成正比（多缝干涉振幅叠加），增加时亮度显著增强，故D正确，C错误。 故选AD。 8．（多选题）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下（　　） A．只有波长较短的一部分光才能到达地面 B．只有波长较长的一部分光才能到达地面 C．只有频率较高的一部分光才能到达地面 D．只有频率较低的一部分光才能到达地面 【答案】BD 【详解】AB．波长较短的波容易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面，故A错误，B正确； CD．波长越长的光，其频率越低，所以频率较低的光才能到达地面，故C错误，D正确。 故选BD。 9．（多选题）不同波长的电磁波具有不同的特性，按照波长从大到小可以排列成电磁波谱。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．真空中a光频率小于b光频率 B．真空中a光速度小于b光速度 C．若a、b两光通过同一双缝干涉实验装置，则a光产生的干涉条纹间距更大 D．若a、b两光照射同一个狭缝，则b光的衍射现象更明显 【答案】AC 【详解】A．根据电磁波谱中a、b的位置可知， a光的波长较大，频率较小，故 A正确； B．真空中各种色光的速度都为c，故B错误； C．双缝干涉的条纹间距为，a光的波长较大，因此条纹间距也较大，故C正确； D．对于同一个狭缝，波长越长的光，衍射现象越明显，故 D错误。 故选AC。 10．3D电影《阿凡达2：水之道》上映后持续热播引起热议。如图所示为3D电影的原理图，下列对3D电影的原理说法正确的是（　　） A．该原理与光纤的原理相同 B．该原理利用了光的偏振 C．该原理与照相机镜头上的增透膜原理相同 D．观看时闭上一只眼睛也能看到明显的3D效果 【答案】B 【详解】A．光纤原理是光的全反射，故A错误； B．3D电影利用了光的偏振，故B正确； C．增透膜原理是光的干涉，故C错误； D．3D电影是通过左右眼看到不同的画面产生立体效果，若闭上一只眼睛，就无法形成这种视差，看不到明显的3D效果，故D错误。 故选B。 11．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．物体做受迫振动时的频率一定等于物体的固有频率 B．对同一狭缝或障碍物，波长越长，越容易发生明显的衍射现象 C．电子表的液晶显示利用了光的偏振原理 D．同一单摆在地球上振动的周期比在月球上振动的周期大 【答案】BC 【详解】A．物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，只有驱动力的频率等于物体的固有频率即发生共振时，受迫振动频率才会等于其固有频率，故 A错误； B．对同一狭缝或障碍物，波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故 B正确； C．电子表的液晶显示利用了光的偏振原理，故 C正确； D．根据单摆周期公式，由于地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度，所以同一单摆在地球上振动的周期比在月球上振动的周期小，故D错误。 故选BC。 12．如图所示是一个3D电影厅的俯视图，在屏幕两边有两个相同的扬声器，某一刻发出的声波如图所示，其中A、B、C、D是四个观众席位。 （1）A、B、C、D四个位置中哪些席位的观众听到的声音最洪亮？请说明理由； （2）观看3D电影需要配戴专用的3D眼镜，这是利用了什么光学原理？3D眼镜两块镜片的透振方向有什么要求？ 【答案】（1）A、C位置最洪亮，见解析；（2）光的偏振，相互垂直 【详解】（1）A、C位置最洪亮，原因是根据图像可知A、C位置处波分别是谷谷叠加与峰峰叠加，相位差为0，振动加强，B、D位置处波均为峰谷叠加，相位差为π，振动减弱。 （2）观看3D电影需要配戴专用的3D眼镜，这是利用了光的偏振，为了看到立体的图像，且两只眼睛看到的分别是不同角度拍摄的图像，则为了使彼此不影响，3D眼镜两块镜片的透振方向透振方向需要相互垂直。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 在本节课的学习中，应用到了哪些物理方法？重点解决了哪些问题？ 13 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $