6. 光的衍射与偏振（重难点专练）物理教科版选择性必修第一册

**基本信息** 以“概念-现象-应用”逻辑架构，通过典型例题与变式训练，系统突破光的衍射与偏振核心考点，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光的衍射|例1+3变式|侧重衍射现象判断、条件应用及图样辨析|从定义（衍射现象）→条件（障碍物尺寸与波长关系）→现象（单缝/圆孔/圆盘/光栅衍射）→意义（证明光是波），形成完整概念生成链| |光的偏振|例2+3变式|聚焦偏振光性质、偏振片作用及实际应用（如3D电影）|从偏振现象定义→偏振片（透振方向）→自然光与偏振光→应用，体现原理推导与实际应用的逻辑关联|

4.6 光的衍射与偏振 （题型突破） 题型01 光的衍射 题型02 光的偏振 ▌题型01 光的衍射 1、光的衍射：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。 （1）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。 （2）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。 2、光的衍射常见现象 （1）单缝衍射 ①单色光入射单缝时，出现明暗相间的不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮；两边亮条纹较窄、较暗。 ②白光衍射时中央是白条纹，两侧是彩色条纹。 （2）圆孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹。如果用白光照射时，中间亮圆为白色，周围是彩色圆环。 （3）圆盘衍射：圆盘阴影区的中央有个亮斑———泊松亮斑。圆盘阴影区的周围有明暗相间的圆形衍射条纹。亮环或暗环的间距随半径的增大而减小，即越向外条纹越窄。 （4）光栅衍射 ①衍射光栅：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。包括透射光栅和反射光栅两种。 ②衍射图样：与单缝衍射图样分布特征相同，但其条纹变窄、亮度增加。 3、泊松亮斑（圆盘衍射）：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环），泊松亮斑的图像如下 泊松亮斑的特点 （1）中央是亮斑。 （2）形成泊松亮斑时，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。 （3）周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 4、光的衍射的意义：光能发生衍射现象说明光是一种波。 【例1】关于光的衍射现象，下列说法正确的是（　　） A．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 B．衍射图样是光波相互叠加的结果 C．在做光的单缝衍射实验时，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变窄 D．光照到较大圆孔上，屏幕上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 【变式训练1】下列关于干涉、衍射现象的说法正确的是（　　） A．图（a）是双缝干涉图样，中央条纹亮度最宽 B．图（b）肥皂泡呈现的彩色条纹是不等间距的 C．图（c）是圆孔衍射的图样 D．图（d）是泊松亮斑的图样 【变式训练2】关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）    A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 【变式训练3】能产生衍射和干涉图样，在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆盘后，在光屏上分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（　　） A．②是小圆盘泊松亮斑衍射图样，④是双缝干涉图样 B．①是小圆盘泊松亮斑衍射图样，③是单缝衍射图样 C．①是小圆孔衍射图样，④是双缝干涉图样 D．②是小圆孔衍射图样，③是双缝干涉图样 ▌题型02 光的偏振 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，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”。 （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。 图（b）中P为起偏器，Q为检偏器，自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。 如图（a）我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 （3）光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 （4）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动。 （5）应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。 【例2】如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔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，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（　　） A．光屏N上光的亮度保持不变 B．光屏N上光的亮度会时亮时暗 C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线 D．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动 【变式训练1】一致。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔射入，在Q绕轴缓慢旋转90°的过程中，透过偏振片到达光屏N上的光的强度（　　） A．逐渐变强 B．逐渐变弱 C．先变强后变弱 D．先变弱后变强 【变式训练2】2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（　　） A．从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同 B．从屏幕上发出的光为自然光 C．佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同 D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面 【变式训练3】下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的衍射 B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.6 光的衍射与偏振 （题型突破） 题型01 光的衍射 题型02 光的偏振 ▌题型01 光的衍射 1、光的衍射：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。 （1）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。 （2）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。 2、光的衍射常见现象 （1）单缝衍射 ①单色光入射单缝时，出现明暗相间的不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮；两边亮条纹较窄、较暗。 ②白光衍射时中央是白条纹，两侧是彩色条纹。 （2）圆孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹。如果用白光照射时，中间亮圆为白色，周围是彩色圆环。 （3）圆盘衍射：圆盘阴影区的中央有个亮斑———泊松亮斑。圆盘阴影区的周围有明暗相间的圆形衍射条纹。亮环或暗环的间距随半径的增大而减小，即越向外条纹越窄。 （4）光栅衍射 ①衍射光栅：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。包括透射光栅和反射光栅两种。 ②衍射图样：与单缝衍射图样分布特征相同，但其条纹变窄、亮度增加。 3、泊松亮斑（圆盘衍射）：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环），泊松亮斑的图像如下 泊松亮斑的特点 （1）中央是亮斑。 （2）形成泊松亮斑时，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。 （3）周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 4、光的衍射的意义：光能发生衍射现象说明光是一种波。 【例1】关于光的衍射现象，下列说法正确的是（　　） A．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 B．衍射图样是光波相互叠加的结果 C．在做光的单缝衍射实验时，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变窄 D．光照到较大圆孔上，屏幕上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 【答案】B 【详解】A．白光的衍射图样是彩色条纹，故A错误； B．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，故B正确； C．换用波长较长的光照射，衍射现象更明显，衍射条纹间距变宽，故C错误； D．屏幕上大光斑的边缘模糊，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B。 【变式训练1】下列关于干涉、衍射现象的说法正确的是（　　） A．图（a）是双缝干涉图样，中央条纹亮度最宽 B．图（b）肥皂泡呈现的彩色条纹是不等间距的 C．图（c）是圆孔衍射的图样 D．图（d）是泊松亮斑的图样 【答案】B 【详解】A．双缝干涉形成的条纹是等间距的，图（a）是单缝衍射图样，故A错误； B．图（b）中肥皂泡呈现彩色条纹，肥皂泡上下厚度不均匀，且不同颜色光的波长不同，彩色条纹是不等间距的，故B正确； C．图（c）是泊松亮斑的图样，故C错误； D．图（d）是圆孔衍射的图样，故D错误。 故选B。 【变式训练2】关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）    A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 【答案】CD 【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误； B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变薄，故B错误； C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转，故C正确； D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正确。 故选CD。 【变式训练3】能产生衍射和干涉图样，在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆盘后，在光屏上分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（　　） A．②是小圆盘泊松亮斑衍射图样，④是双缝干涉图样 B．①是小圆盘泊松亮斑衍射图样，③是单缝衍射图样 C．①是小圆孔衍射图样，④是双缝干涉图样 D．②是小圆孔衍射图样，③是双缝干涉图样 【答案】D 【详解】衍射与干涉图样的区别是：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，可知③图是双缝干涉条纹，④图是单缝衍射条纹；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；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，可知②是小孔衍射，①是小圆盘泊松亮斑衍射图样。 故选D。 ▌题型02 光的偏振 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，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”。 （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。 图（b）中P为起偏器，Q为检偏器，自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。 如图（a）我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 （3）光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。 （4）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动。 （5）应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。 【例2】如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔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，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（　　） A．光屏N上光的亮度保持不变 B．光屏N上光的亮度会时亮时暗 C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线 D．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动 【答案】B 【详解】A．太阳光经偏振片P成为线偏振光，偏振片Q转动时，其透振方向与P的透振方向夹角变化，通过Q的光强会改变，所以光屏N上光的亮度不是保持不变的，A错误； B．当Q的透振方向与P平行时，光最亮；垂直时，光最暗。Q转动一周，会出现两次最亮、两次最暗的情况，所以光屏N上光的亮度会时亮时暗，B正确； C．光沿轴线传播，光屏N上只有一个亮斑，不是两条与偏振片透振方向对应的亮线，C错误； D．亮斑沿轴线分布，位置固定，不会随偏振片转动而转动，D错误。 故选B。 【变式训练1】一致。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔射入，在Q绕轴缓慢旋转90°的过程中，透过偏振片到达光屏N上的光的强度（　　） A．逐渐变强 B．逐渐变弱 C．先变强后变弱 D．先变弱后变强 【答案】B 【详解】太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动的过程，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，故光屏N上的光的强度逐渐变弱。 故选B。 【变式训练2】2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（　　） A．从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同 B．从屏幕上发出的光为自然光 C．佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同 D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面 【答案】A 【详解】ABC．从屏幕上发出的光为偏振光，左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同，左眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向相同，右眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向不相同，这样左眼只能看到左眼图像，同理，右眼只能看到右眼图像，从而产生立体效果，故A正确，BC错误； D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，这样右眼看到的是左眼图像，左眼看到的是右眼图像，仍可看到电影画面，故D错误。 故选A。 【变式训练3】下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的衍射 B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 【答案】D 【详解】A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，A错误； B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是肥皂膜两个表面反射的两列光相遇时的干涉现象，实验时肥皂膜应竖直放置，B错误； C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，C错误； D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，光的偏振现象说明光是一种横波，D正确。 故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $