第四讲 光的衍射与偏振 讲义-2026届高三物理考前抢分突破微专题

第4讲 光的衍射与偏振 1、光的衍射 发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显. a.单缝衍射 示意图 单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 白光 (衍射色散) 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光 b.圆孔衍射 示意图 单色光 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条纹，且越靠外，圆环亮条纹的亮度越弱，宽度越窄. ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小 白光 (衍射色散) 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色同心圆环条纹 思考：用太阳光照射圆孔，同时圆孔的直径由大(几厘米)逐渐减小，分析屏上图像的变化规律. 当孔足够大时，由于光沿直线传播，所以屏上首先出现圆形光斑；之后随着孔继续减小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故屏上出现小光斑；随着孔的进一步缩小，当孔的尺寸与光波波长相当时，出现中央大且亮的圆形亮斑，周围是不等间距的彩色同心圆环条纹，最后随孔的闭合而全部消失. c.圆盘衍射(泊松亮斑) 示意图 单色光 ①在圆盘的阴影中心出现明亮的亮斑(泊松亮斑)，在阴影外分布着明暗相间的同心圆环条纹，且越靠外，圆环亮条纹的亮度越弱，宽度越小. ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小 白光 在圆盘的阴影中心出现明亮的白色亮斑(泊松亮斑)，在阴影外分布着是不等间距的彩色同心圆环条纹 2、光的偏振现象 横波的振动方向与传播方向垂直，当横波通过缝隙时，如果振动方向与缝隙共平面，如图甲所示，则该横波可通过缝隙；如果横波的振动方向与缝隙垂直，如图乙所示，则该横波不能通过缝隙传播；纵波的振动方向与传播方向共线，无论缝隙如何摆放，纵波都可以穿过缝隙传播，如图丙所示. 偏振现象：光波只沿某个特定方向振动的现象. 偏振现象的物理意义：光的偏振证明光是横波. 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括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，这种光叫做自然光. 偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，只沿着某个特定方向振动的光. 偏振光的形成： ①让自然光通过偏振片形成偏振光； ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光. 1．（2025·江苏常州·模拟预测）如图所示，用同一束激光分别照射三个宽度不同的狭缝，得到甲、乙、丙三种不同的图样，则（　　） A．甲图对应的狭缝最宽 B．乙图对应的狭缝最宽 C．丙图对应的狭缝最宽 D．甲、乙、丙图均为干涉图样 2．（25-26高三上·江苏南京·开学考试）关于下列四幅图中光学现象的说法正确的是（    ） A．图甲被称为“泊松亮斑”，是光通过小圆板（不透光）发生衍射形成的图样 B．图乙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动并沿中轴线缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是纵波 C．图丙中，若只减小、两孔间的距离d，则相邻两亮条纹的间距将减小 D．图丁利用薄膜干涉检查平面的平整度，若完全平整将无法得到均匀分布的明暗相间条纹 3．（2025·江苏·一模）某兴趣小组利用如图所示装置研究光的波动性，A处为狭缝片，B处为光强传感器，光从A的正上方向下射向B。仅改变一个量，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图中甲、乙所示，下列判断中可能正确的是（　　） A．A处为单缝，甲图对应的缝宽小 B．A处为单缝，甲图对应的光源频率高 C．A处为双缝，甲图对应的双缝间距大 D．A处为双缝，甲图对应的AB距离大 4．（24-25高三上·江苏泰州·期中）下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是（    ） A． B． C． D． 5．（2024·江苏扬州·模拟预测）用一束红色激光照射单缝，光屏上出现的现象如图所示，下列操作可使中央亮条纹变宽的是（　　） A．增大激光束的宽度 B．减小单缝的宽度 C．减小屏到单缝的距离 D．改用绿色激光照射 6．（2024·江苏·模拟预测）下列有关光学现象的说法中正确的是（　　） A．甲图中，将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小 B．乙图中，观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的衍射现象 C．丙图为光照射圆孔后的干涉图样 D．丁图中，肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象 7．（2024·江苏·模拟预测）若甲、乙两束单色光，经过同一单缝后的衍射图样如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变窄，条纹亮度均变暗 B．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变宽，条纹亮度均变亮 C．甲、乙两光照射同一双缝得到的干涉图样，甲光对应的相邻条纹间距小 D．若甲光照射某种金属能够发生光电效应，乙光照射该金属一定能发生光电效应 8．（25-26高三上·山东济南·开学考试）如图所示，透过两块偏振片P、Q观察灯光。初始状态下，两个偏振片的透振方向平行。保持偏振片P不动，使偏振片Q以角速度按照图示方向匀速旋转，能观察到连续两次光强最大的时间间隔为（　　） A． B． C． D． 9．（25-26高三上·江苏南京·开学考试）如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，最后射到Q右侧的光屏上。P、Q可以从图示位置开始转动。下列说法正确的是（　　） A．白炽灯光为纵波 B．横波无法通过P C．Q旋转任意角度后光屏不会变亮 D．P、Q都旋转90°后光屏变亮 10．（2024·江苏·高考真题）用观看立体影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕，透过两镜片的图片（　　） A．均变明亮 B．均变灰暗 C．亮度均无变化 D．左镜片的变暗，右镜片的变亮 11．（2026·江苏镇江·一模）摄影师在拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，为了消除玻璃表面反射光的干扰，可在照相机镜头前装一片偏振滤光片，其透振方向应与玻璃表面反射光的（　　） A．偏振方向平行 B．偏振方向垂直 C．出射方向平行 D．出射方向垂直 12．（2025高三·全国·专题练习）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（　　） A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 13．（2024·重庆·模拟预测）白炽灯正常发光时，其消耗的电能约有10%的部分用于产生可见光。如图所示，白炽灯发出的白光通过元件M照射到光屏P上。下列说法中正确的是（　　） A．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是红色亮条纹 B．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是白色亮条纹 C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的颜色将发生变化 D．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化 14．（24-25高三下·江苏泰州·开学考试）如图1所示，透过方解石观察下方的线条可以看到两个像，这称为双折射现象，再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现，如图2所示，则下列说法错误的是（    ） A．方解石是单晶体 B．方解石光学性质各向异性 C．透过方解石的光是偏振光 D．透过方解石的光波是纵波 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4讲 光的衍射与偏振 1、光的衍射 发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显. a.单缝衍射 示意图 单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 白光 (衍射色散) 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光 b.圆孔衍射 示意图 单色光 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条纹，且越靠外，圆环亮条纹的亮度越弱，宽度越窄. ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小 白光 (衍射色散) 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色同心圆环条纹 思考：用太阳光照射圆孔，同时圆孔的直径由大(几厘米)逐渐减小，分析屏上图像的变化规律. 当孔足够大时，由于光沿直线传播，所以屏上首先出现圆形光斑；之后随着孔继续减小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故屏上出现小光斑；随着孔的进一步缩小，当孔的尺寸与光波波长相当时，出现中央大且亮的圆形亮斑，周围是不等间距的彩色同心圆环条纹，最后随孔的闭合而全部消失. c.圆盘衍射(泊松亮斑) 示意图 单色光 ①在圆盘的阴影中心出现明亮的亮斑(泊松亮斑)，在阴影外分布着明暗相间的同心圆环条纹，且越靠外，圆环亮条纹的亮度越弱，宽度越小. ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小 白光 在圆盘的阴影中心出现明亮的白色亮斑(泊松亮斑)，在阴影外分布着是不等间距的彩色同心圆环条纹 2、光的偏振现象 横波的振动方向与传播方向垂直，当横波通过缝隙时，如果振动方向与缝隙共平面，如图甲所示，则该横波可通过缝隙；如果横波的振动方向与缝隙垂直，如图乙所示，则该横波不能通过缝隙传播；纵波的振动方向与传播方向共线，无论缝隙如何摆放，纵波都可以穿过缝隙传播，如图丙所示. 偏振现象：光波只沿某个特定方向振动的现象. 偏振现象的物理意义：光的偏振证明光是横波. 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括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，这种光叫做自然光. 偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，只沿着某个特定方向振动的光. 偏振光的形成： ①让自然光通过偏振片形成偏振光； ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光. 1．（2025·江苏常州·模拟预测）如图所示，用同一束激光分别照射三个宽度不同的狭缝，得到甲、乙、丙三种不同的图样，则（　　） A．甲图对应的狭缝最宽 B．乙图对应的狭缝最宽 C．丙图对应的狭缝最宽 D．甲、乙、丙图均为干涉图样 【答案】C 【详解】D．干涉条纹是等间距的，衍射条纹中间宽、两边窄。甲图条纹中间宽、两边窄，是衍射图样；乙、丙图也符合衍射条纹特征，不是干涉（干涉条纹等间距），故D错误； ABC．狭缝越窄，衍射现象越明显（条纹越宽、越疏）；狭缝越宽，衍射现象越不明显（条纹越窄、越密）。丙图条纹最窄、最密，对应狭缝最宽；甲图条纹最宽、最疏，对应狭缝最窄，故AB错误，C正确。 故选C。 2．（25-26高三上·江苏南京·开学考试）关于下列四幅图中光学现象的说法正确的是（    ） A．图甲被称为“泊松亮斑”，是光通过小圆板（不透光）发生衍射形成的图样 B．图乙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动并沿中轴线缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是纵波 C．图丙中，若只减小、两孔间的距离d，则相邻两亮条纹的间距将减小 D．图丁利用薄膜干涉检查平面的平整度，若完全平整将无法得到均匀分布的明暗相间条纹 【答案】A 【详解】A．图甲被称为泊松亮斑”，是光通过小圆板（不透光）发生衍射形成的图样，故A正确； B．图乙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动并沿中轴线缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波，故B错误； C．图丙中，若只减小、两孔间的距离d，则相邻两亮条纹的间距将增大，故C错误； D．图丁利用薄膜干涉检查平面的平整度，若完全平整将得到均匀分布的明暗相间条纹，故D错误。 故选A 。 3．（2025·江苏·一模）某兴趣小组利用如图所示装置研究光的波动性，A处为狭缝片，B处为光强传感器，光从A的正上方向下射向B。仅改变一个量，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图中甲、乙所示，下列判断中可能正确的是（　　） A．A处为单缝，甲图对应的缝宽小 B．A处为单缝，甲图对应的光源频率高 C．A处为双缝，甲图对应的双缝间距大 D．A处为双缝，甲图对应的AB距离大 【答案】D 【详解】AB．从图中甲、乙的光强分布看，都出现了一系列间距几乎均匀的明暗相间条纹，这更符合“双缝干涉”而非“单缝衍射”特征（单缝衍射往往中央亮纹最宽、最亮，旁侧亮纹迅速减弱），因此A处为双缝，甲图条纹间距大于乙图，说明甲图对应光源频率低或者双缝间距小，AB错误； CD．双缝干涉的相邻亮纹间距满足 Δx = ，其中 d 为双缝中心间距、l为屏（或传感器）到双缝的距离、λ 为光的波长。甲图相邻亮纹间距大于乙图，光的频率不变的情况下：若双缝间距不变，甲图对应的AB距离大；若AB距离不变，则甲图对应的双缝间距小，故D正确，C错误。 故选 D。 4．（24-25高三上·江苏泰州·期中）下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以C是光的双缝干涉图样，A是圆孔衍射图样，B是泊松亮斑，是光的衍射图样，D是光的单缝衍射图样。即ABD是光的衍射图样，C是光的干涉图样，原理与其他三幅图不同。 故选C。 5．（2024·江苏扬州·模拟预测）用一束红色激光照射单缝，光屏上出现的现象如图所示，下列操作可使中央亮条纹变宽的是（　　） A．增大激光束的宽度 B．减小单缝的宽度 C．减小屏到单缝的距离 D．改用绿色激光照射 【答案】B 【详解】AB．单缝衍射中央亮条纹的宽度和亮度与单缝的宽度有关，单缝宽度越窄，亮度越弱，衍射现象越明显，则条纹的宽度越宽，与激光束的宽度无关，故A错误，B正确； C．减小屏到单缝的距离，中央亮条纹变窄，故C错误； D．改用绿色激光照射，因波长变短，衍射现象变得不明显，则中央亮条纹变窄，故D错误。 故选B。 6．（2024·江苏·模拟预测）下列有关光学现象的说法中正确的是（　　） A．甲图中，将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小 B．乙图中，观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的衍射现象 C．丙图为光照射圆孔后的干涉图样 D．丁图中，肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象 【答案】D 【详解】A．根据 将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变大，故A错误； B．观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的偏振现象，故B错误； C．丙图为光照射小圆盘后的干涉图样，故C错误； D．肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象，故D正确。 故选D。 7．（2024·江苏·模拟预测）若甲、乙两束单色光，经过同一单缝后的衍射图样如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变窄，条纹亮度均变暗 B．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变宽，条纹亮度均变亮 C．甲、乙两光照射同一双缝得到的干涉图样，甲光对应的相邻条纹间距小 D．若甲光照射某种金属能够发生光电效应，乙光照射该金属一定能发生光电效应 【答案】C 【详解】AB．发生明显衍射的条件是光的波长与孔或缝隙的尺寸相差不大，波长越长，孔或缝隙的尺寸越小，衍射现象越明显，可知，若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变宽，条纹亮度均暗，故AB错误； C．根据图像可知，单缝宽度一定时，乙光的衍射现象更加明显一些，则甲的波长小于乙的波长，根据 可知，甲、乙两光照射同一双缝得到的干涉图样，甲光对应的相邻条纹间距小，故C正确； D．结合上述，甲的波长小于乙的波长，根据 可知，甲光的频率大于乙光的频率，可知，若甲光照射某种金属能够发生光电效应，乙光照射该金属不一定能发生光电效应，故D错误。 故选C。 8．（25-26高三上·山东济南·开学考试）如图所示，透过两块偏振片P、Q观察灯光。初始状态下，两个偏振片的透振方向平行。保持偏振片P不动，使偏振片Q以角速度按照图示方向匀速旋转，能观察到连续两次光强最大的时间间隔为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】当偏振片Q再次转到与偏振片P的透振方向平行时，能再次观察到最大光强，故能观察到连续两次光强最大的时间间隔。 故选B。 9．（25-26高三上·江苏南京·开学考试）如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，最后射到Q右侧的光屏上。P、Q可以从图示位置开始转动。下列说法正确的是（　　） A．白炽灯光为纵波 B．横波无法通过P C．Q旋转任意角度后光屏不会变亮 D．P、Q都旋转90°后光屏变亮 【答案】D 【详解】AB．光的偏振现象是横波特有的现象，当波的振动方向与P或Q的透振方向一致时，波能通过偏振片，故AB错误； C．Q旋转一定的角度，与P的透振方向平行时，光波依然能够通过偏振片，照亮光屏，故C错误； D．P、Q都旋转90°后，透振方向依然平行，光波可以通过偏振片照亮光屏，故D正确。 故选D。 10．（2024·江苏·高考真题）用观看立体影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕，透过两镜片的图片（　　） A．均变明亮 B．均变灰暗 C．亮度均无变化 D．左镜片的变暗，右镜片的变亮 【答案】D 【详解】观看立体影的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，手机屏幕旋转后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，通过左镜片的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此通过右边镜片的图片亮度变亮。 故选D。 11．（2026·江苏镇江·一模）摄影师在拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，为了消除玻璃表面反射光的干扰，可在照相机镜头前装一片偏振滤光片，其透振方向应与玻璃表面反射光的（　　） A．偏振方向平行 B．偏振方向垂直 C．出射方向平行 D．出射方向垂直 【答案】B 【详解】玻璃表面反射的光是部分偏振光，其偏振方向平行于反射表面（即电矢量振动方向平行于界面）。偏振滤光片的作用是只允许特定偏振方向的光通过。为了消除反射光的干扰，需阻挡反射光，因此滤光片的透振方向应与反射光的偏振方向垂直，这样反射光被吸收或阻挡，而透射光（陈列物反射的光）可以部分通过，出射方向与偏振方向无关。 故选B。 12．（2025高三·全国·专题练习）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（　　） A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 【答案】D 【详解】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，戴着立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，根据偏振原理可知将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮。 故选D。 13．（2024·重庆·模拟预测）白炽灯正常发光时，其消耗的电能约有10%的部分用于产生可见光。如图所示，白炽灯发出的白光通过元件M照射到光屏P上。下列说法中正确的是（　　） A．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是红色亮条纹 B．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是白色亮条纹 C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的颜色将发生变化 D．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化 【答案】B 【详解】AB．无论是单缝屏还是双缝屏，光屏上出现的图样中央都是白色条纹，单缝屏会出现衍射图样，双缝屏会出现干涉图样，故A错误，B正确； CD．白炽灯发出的白光属于自然光，所以如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度不会发生变化，颜色也不会发生变化，故CD错误。 故选B。 14．（24-25高三下·江苏泰州·开学考试）如图1所示，透过方解石观察下方的线条可以看到两个像，这称为双折射现象，再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现，如图2所示，则下列说法错误的是（    ） A．方解石是单晶体 B．方解石光学性质各向异性 C．透过方解石的光是偏振光 D．透过方解石的光波是纵波 【答案】D 【详解】AB．单晶体具有各向异性，会产生双折射现象，方解石能产生双折射现象，则方解石是单晶体，其光学性质各向异性，故AB正确； CD．通过方解石的光能够通过偏振片观察到两个像交替出现，即发生了偏振现象，说明透过方解石的光是偏振光，只有横波才能发生偏振现象，则透过方解石的光波是横波，故C正确，D错误。 本题是选错误的，故选D。 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $