4.5 光的衍射【分层作业】-【鼎力课堂】2025-2026学年高二上学期物理同步精编备课与分层练（人教版选择性必修第一册）

**基本信息** 聚焦光的衍射，分层设计从基础概念到综合应用，通过生活实例与实验情境提升知识巩固效果，适配新授课教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|衍射条件及现象判断|结合星芒现象考查明显衍射条件，强化物理观念| |发展层|衍射图样辨析与干涉衍射区分|通过单缝/双缝/泊松亮斑图样对比，培养科学思维| |综合层|衍射规律综合应用与实际情境分析|联系铜丝加工、日晕等技术与自然现象，体现科学探究与社会责任|

鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 选择性必修第一册(人教版) 第5节 光的衍射 （分层作业） 一、光的衍射和发生明显衍射的条件 1．下图为光的衍射实验示意图，下列描述正确的是（　　） A．增加单缝宽度，衍射现象会更加明显 B．如果用白光做单缝衍射实验，得不到衍射条纹 C．在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象更明显 D．换用波长更长的光进行实验时，衍射现象更加明显 2．在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时，照片中可能会出现从灯中心发出的一些光线，如图1所示，这个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的本质原因是光的衍射。某实验小组进行了如下两组实验，来研究星芒线长度与相机镜头口径值（F值）及波长的关系。实验一：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，通过改变相机镜头口径值（F值）进行实验，实验结果如图2所示；实验二：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，光圈F值14，通过选择不同颜色的光源进行实验，实验结果如图3所示（R为红光，B为蓝光）。下列说法不正确的是（    ）    A．为了使拍出的照片更加清晰（星芒线越短），需要调大相机镜头口径值（F值） B．两组实验均采用了控制变量法 C．保持其他条件相同，光源发出的光波长越大，拍出的照片中星芒线越长 D．有些照片中没有出现星芒现象，说明在拍摄过程中光没有发生衍射现象 二、光的各种衍射 3．光在传播过程中遇到不同的障碍物可呈现不同的现象，现有四幅光遇到障碍物后呈现的图像，下列说法正确的是（　　） A．图（a）是泊松亮斑 B．图（b）是单缝衍射 C．图（c）是泊松亮斑 D．图（d）是双缝干涉 4．下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（　　） A．甲为红光的衍射图样 B．丙为红光的干涉图样 C．乙为紫光的干涉图样 D．丁为红光的衍射图样 5．柔软的耳机线中有很多粗细均匀的细铜丝。对这些细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如下图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（   ） A．这一技术利用了光的干涉现象 B．这一技术利用了光的偏振现象 C．如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的条纹是等间距的 6．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 7．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 8．甲、乙两图分别是红光的双缝干涉和单缝衍射实验图样。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是（　　） A．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小 B．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变大 C．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度不变 D．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变小 9．在一定的气象条件下，空气中的小水滴会变成六棱柱状的小冰晶，太阳光穿过小冰晶时发生折射，看上去在太阳的周围出现一个彩色圆圈，这就是日晕，如图甲所示。图乙是两单色光穿过六棱柱状冰晶某横截面的示意图，下列说法正确的是（　　） A．若a光是黄光，则b光可能是红光 B．b光比a光更容易发生明显的衍射现象 C．a光在冰晶中的传播速度小于b光的传播速度 D．用同一双缝干涉装置做实验，a光条纹间距大于b光条纹间距 10．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，则下列说法错误的是（　　） 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 11．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 12．如图所示为红、蓝两种颜色的光分别通过同一窄缝后在屏上呈现的条纹，下列说法正确的是（　　） A．产生图甲衍射条纹的是红色光 B．图乙的光在真空中传播速度更大 C．增大窄缝宽度，衍射会变得更明显 D．减小窄缝宽度，屏上光会变得更亮 13．红光和蓝光分别通过0.4mm、0.8mm的单缝后在光屏上产生明暗相间的条纹，如图所示，光屏与缝的间距固定，其中红光通过0.4mm的单缝产生的条纹应是（　　） A． B． C． D． 14．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　） A．此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性 B．此衍射图样中央亮圆就是“泊松亮斑” C．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 D．若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大 15．某同学利用如图所示的装置，观察光的衍射现象，保持单缝到光屏的距离不变，仅减小单缝的宽度，则关于屏上的中央亮纹，下列说法正确的是（    ） A．宽度变窄，亮度减弱 B．宽度变窄，亮度增强 C．宽度变宽，亮度减弱 D．宽度变宽，亮度增强 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 选择性必修第一册(人教版) 第5节 光的衍射 （分层作业） 一、光的衍射和发生明显衍射的条件 1．下图为光的衍射实验示意图，下列描述正确的是（　　） A．增加单缝宽度，衍射现象会更加明显 B．如果用白光做单缝衍射实验，得不到衍射条纹 C．在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象更明显 D．换用波长更长的光进行实验时，衍射现象更加明显 【答案】D 【详解】A．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大，故A错误； B．如果用白光做单缝衍射实验，得到彩色的衍射条纹，故B错误； C．在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，故C错误； D．当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即条纹间距也越大，故D正确。 故选D。 2．在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时，照片中可能会出现从灯中心发出的一些光线，如图1所示，这个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的本质原因是光的衍射。某实验小组进行了如下两组实验，来研究星芒线长度与相机镜头口径值（F值）及波长的关系。实验一：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，通过改变相机镜头口径值（F值）进行实验，实验结果如图2所示；实验二：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，光圈F值14，通过选择不同颜色的光源进行实验，实验结果如图3所示（R为红光，B为蓝光）。下列说法不正确的是（    ）    A．为了使拍出的照片更加清晰（星芒线越短），需要调大相机镜头口径值（F值） B．两组实验均采用了控制变量法 C．保持其他条件相同，光源发出的光波长越大，拍出的照片中星芒线越长 D．有些照片中没有出现星芒现象，说明在拍摄过程中光没有发生衍射现象 【答案】D 【详解】A．由实验一可知F越大，星芒线越短，照片越清晰，故A正确； B．研究星芒线长度与相机镜头口径值（F值）关系时，控制光源的颜色相同，研究星芒线长度波长的关系时，控制与相机镜头口径值（F值）相同，两实验均采用了控制变量法，故B正确； C．由实验二或衍射知识可知，波长越大，衍射现象越明显，星芒线越长，故C正确； D．没有出现星芒现象说明衍射现象不明显，不能说没有发生衍射现象，故D错误。 本题选不正确的，故选D。 二、光的各种衍射 3．光在传播过程中遇到不同的障碍物可呈现不同的现象，现有四幅光遇到障碍物后呈现的图像，下列说法正确的是（　　） A．图（a）是泊松亮斑 B．图（b）是单缝衍射 C．图（c）是泊松亮斑 D．图（d）是双缝干涉 【答案】C 【详解】AC．单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗，如图（a）；泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，图（c）是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，A错误，C正确； BD．单缝衍射与双缝干涉图样的区别：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则图（b）是双缝干涉图样，图（d）是单缝衍射图样，BD错误。 故选C。 4．下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（　　） A．甲为红光的衍射图样 B．丙为红光的干涉图样 C．乙为紫光的干涉图样 D．丁为红光的衍射图样 【答案】C 【详解】当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的，而通过单缝时的图样是中间宽、两边窄的衍射图样；根据，由于红光的波长大于紫光的波长，可知甲为红光的干涉图样，乙为紫光的干涉图样，丙为红光的衍射图样，丁为紫光的衍射图样。故选C。 5．柔软的耳机线中有很多粗细均匀的细铜丝。对这些细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如下图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（   ） A．这一技术利用了光的干涉现象 B．这一技术利用了光的偏振现象 C．如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的条纹是等间距的 【答案】C 【详解】AB．由题意可知这一技术利用了光的衍射现象，故AB错误； C．如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更明显了，由明显衍射条件可知，抽出的丝变细了，故C正确； D．光屏上形成的衍射条纹是不等间距的，中间宽、两边窄，故D错误。 故选C。 6．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 【详解】AB．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，根据可知，波长越长，条纹间距越大，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，故AB错误； CD．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，波长越长，条纹越宽，故丙是红色条纹，丁是蓝色条纹，故C错误，D正确。 故选D。 7．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 【详解】AB．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，故AB错误； C．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，故C正确； D．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，故D错误。 故选C。 8．甲、乙两图分别是红光的双缝干涉和单缝衍射实验图样。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是（　　） A．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小 B．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变大 C．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度不变 D．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变小 【答案】A 【详解】干涉条纹的条纹等间距，由图可知图甲发生的是干涉现象，图乙发生的是衍射现象。 AB．根据可知，由于紫光的波长较小，所以不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小，故A正确，B错误； CD．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变大，故CD错误。 故选A。 9．在一定的气象条件下，空气中的小水滴会变成六棱柱状的小冰晶，太阳光穿过小冰晶时发生折射，看上去在太阳的周围出现一个彩色圆圈，这就是日晕，如图甲所示。图乙是两单色光穿过六棱柱状冰晶某横截面的示意图，下列说法正确的是（　　） A．若a光是黄光，则b光可能是红光 B．b光比a光更容易发生明显的衍射现象 C．a光在冰晶中的传播速度小于b光的传播速度 D．用同一双缝干涉装置做实验，a光条纹间距大于b光条纹间距 【答案】D 【详解】A．根据题图乙可知a、b两光的入射角相等，b光偏折的比a光大，则b光的折射率大于a光的折射率，即b光的频率大于a光的频率，若a光是黄光，则b光一定不是红光，故A错误； B．b光的频率大于a光的频率，则b光的波长小于a光的波长，a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故B错误； C．b光的折射率大于a光的折射率，根据，可知在冰晶中a光的传播速度大于b光的传播速度，故C错误； D．用同一双缝干涉装置做实验，根据双缝干涉条纹间距公式，可知a光的相邻亮条纹中心间距大于b光的相邻亮条纹中心间距，故D正确。 故选D。 10．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，则下列说法错误的是（　　） 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】B 【详解】A．根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射，乙图是光线照射到圆板后的衍射图样，即图乙为著名的“泊松亮斑，故A正确； B．乙图的亮斑是“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，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 11．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。 12．如图所示为红、蓝两种颜色的光分别通过同一窄缝后在屏上呈现的条纹，下列说法正确的是（　　） A．产生图甲衍射条纹的是红色光 B．图乙的光在真空中传播速度更大 C．增大窄缝宽度，衍射会变得更明显 D．减小窄缝宽度，屏上光会变得更亮 【答案】A 【详解】A．波长越长，衍射条纹中央亮纹越明显宽，可知，产生图甲衍射条纹的是红色光，故A正确； B．真空中光速都相同，均为c，故B错误； C．增大窄缝宽度，衍射会变得不明显，故C错误； D．减小窄缝宽度，通过的光会变少，屏上光会变得更暗，故D错误。 故选A。 13．红光和蓝光分别通过0.4mm、0.8mm的单缝后在光屏上产生明暗相间的条纹，如图所示，光屏与缝的间距固定，其中红光通过0.4mm的单缝产生的条纹应是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】单缝衍射的图样是中间宽，两边窄的条纹，由于蓝光的波长比红光短，所以红光衍射条纹的宽度要大于蓝光衍射条纹的宽度，缝越宽，条纹间距越小，所以红光通过0.4mm的单缝产生的条纹应是A选项的图样。故选A。 14．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　） A．此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性 B．此衍射图样中央亮圆就是“泊松亮斑” C．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 D．若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大 【答案】D 【详解】A．此实验是光的衍射现象，说明光具有波动性，故A错误； B．光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，为泊松亮斑的衍射图样；此衍射图样中央亮圆是圆孔衍射图样，故B错误； C．用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故C错误； D．若只将圆孔变小，衍射现象更明显，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大，故D正确。 故选D。 15．某同学利用如图所示的装置，观察光的衍射现象，保持单缝到光屏的距离不变，仅减小单缝的宽度，则关于屏上的中央亮纹，下列说法正确的是（    ） A．宽度变窄，亮度减弱 B．宽度变窄，亮度增强 C．宽度变宽，亮度减弱 D．宽度变宽，亮度增强 【答案】C 【详解】仅减小单缝宽度，衍射现象更明显，中央亮纹宽度变宽，但由于光通过单缝的总能量减弱，所以条纹亮度减弱。 故选C。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $