4.5 光的衍射（导学案）物理人教版选择性必修第一册

4.5 光的衍射 导学案 1．知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件。 2．了解如何通过实验观察光的衍射现象并可以区分几种不同的衍射图样。 3．能解释日常生活中的衍射现象并初步了解衍射光栅。 1．掌握光发生明显衍射的条件，认识单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑等典型衍射图样，分清衍射条纹与干涉条纹的特点。（重点） 2．能够分析缝宽、孔径大小对衍射图样的影响，能识别生活、实验中的衍射现象。（重点） 3．理解光的直线传播是衍射的近似效果，辨析光的衍射与光的干涉的区别，会结合几何光路分析衍射相关问题。（难点） 【自主预习】 一、光的衍射 1．光的衍射现象：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．产生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。 二、衍射光栅 1．定义 衍射光栅是由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学元件。 2．原理 增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变 ，亮度将 。 3．透射光栅和反射光栅 在一块很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了 。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成 。 一、光的衍射 【情景导学】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？观看视频，你能从中得到什么启发？ 然后让学生观察圆盘衍射实验。 然后提问： 什么是波的衍射现象？ 波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫波的衍射. 发生明显衍射的条件是什么？ 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 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 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 然后提问：如何让衍射现象更明显呢？ （二）光的衍射实验 待学生回答后播放实验视频，让总结 光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。 （三）单缝衍射 提问：光通过单缝衍射时，其图样有什么规律？ 然后播放实验视频 单色光单缝衍射图样的特点 实验现象： ①条纹不等间距； ②中央条纹亮而宽； ③两侧条纹较暗较窄，对称分布。 ④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗 各种颜色的光波衍射图象一样吗？ 不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大． ②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大． ③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色． （四）衍射的应用 双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？ 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 如何解释引入实验中“光不沿直线传播”的现象？ 光经过圆盘发生衍射现象，绕过圆盘，在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。 如何解释以下视频中的实验现象？ 然后播放小孔衍射实验 孔较小时——屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围） 圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？ 相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑 不同点：①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小； ②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小； ③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。 典例1　(2025·山东省济南第一中学高二期中)如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样，图中黑色部分代表亮条纹，对下列四幅图分析正确的是(　　) A.A是红光的衍射条纹 B.B是红光的衍射条纹 C.C图对应的色光频率更小 D.在同种介质中D图对应的色光波长更大 变式01　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，下列说法正确的是(　　) A.甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆板衍射 B.乙图的亮斑是“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确实有这个亮斑 C.不管是圆孔衍射还是圆板衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的 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，即光绕到障碍物的影子里 变式02　(2025·湖北省楚天协作体高二期末)用一束红色激光照射单缝，光屏上出现的现象如图所示，下列关于此现象的描述和操作效果分析，正确的是(　　) A.中央亮条纹的光强最大，两侧亮条纹光强逐渐减弱，这种分布是因为光的干涉造成的 B.若改用白色光照射单缝，光屏上会出现彩色的衍射条纹，且中央亮条纹为白色 C.减小单缝宽度，中央亮条纹变窄 D.增大屏到单缝的距离，中央亮条纹变窄 二、衍射光栅 【问题导学】 （一）衍射光栅 阅读课本第99页回答如下问题： (1) 什么是衍射光栅？ 由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。 (2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？ 衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 然后播放视频，让学生观看 典例2　(多选)关于衍射光栅，下列说法正确的是(　　) A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的 B.增加狭缝的个数，因衍射条纹的宽度将变宽，所以亮度将会增加 C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝 D.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝 课堂小结： 一、单选题 1．如图所示，泊松亮斑和牛顿环都是著名的光学现象，下列关于两者的分析正确的是（　　） A．泊松亮斑和牛顿环都是由光的干涉现象产生的 B．泊松亮斑和牛顿环都是由光的衍射现象产生的 C．泊松亮斑是光的圆孔衍射现象 D．牛顿环是薄膜干涉的结果 2．如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（　　） A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样 C．丙图是光的干涉图样 D．丁图是光的衍射图样 3．用单色光垂直照射一个可调节宽度的单缝，在远处的屏幕上观察到明显的衍射图样。现将缝宽逐渐减小，下列说法正确的是（　　） A．衍射条纹变得稀疏，且整体亮度增强 B．衍射条纹变得密集，中央亮区收缩 C．衍射现象逐渐减弱，条纹趋于消失 D．中央亮条纹的宽度增加，图样整体变暗 4．在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，水波的传播情况如图甲、乙所示。下列说法中正确的是（     ） A．甲图的缝宽度跟波长相差不多 B．乙图的衍射现象比甲图的明显 C．甲图的水波传播速度比乙图的大 D．乙图的波源振动频率比甲图的大 5．如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样，图中黑色部分代表亮条纹，对下列四幅图分析正确的是（　　） A．A图是红光的衍射条纹 B．B图是紫光的干涉条纹 C．C图是红光的干涉条纹 D．D图对应的色光波长大于C图对应的色光波长 6．某同学将眼睛紧贴在游标卡尺两个卡脚之间的缝隙、观察氖气霓虹灯管的衍射现象。已知氖气霓虹灯管发光时可视为单色线状光源，下列说法不正确的是（     ） A．为观察到明显的衍射现象，游标卡尺的缝隙方向应与灯管平行 B．发生衍射时，可以看到明暗相间、且宽度不等的衍射条纹 C．发生衍射时，缝隙越窄衍射条纹的中央亮条纹越窄 D．若光源改用白色日光灯管，可以看到与狭缝方向平行的彩色条纹 7．图a、b是频率分别为、的两束单色光经过同一实验装置得到的图样，则（　　） A．a、b为干涉图样， B．a、b为干涉图样， C．a、b为衍射图样， D．a、b为衍射图样， 8．关于光的衍射现象，下面说法正确的是（　　） A．光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑，说明发生了衍射 B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C．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 D．红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹 9．下图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、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），则从左往右排列依次是（     ） A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 10．下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 （  ） A．甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为紫光的衍射图样 D．丁为红光的衍射图样 11．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况（图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（     ） A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的干涉现象 C．如果屏上光斑变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上光斑变宽，表明细丝细了 二、多选题 12．一束激光照在一个很小的圆盘上，在远处的光屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，即著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　）    A．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 D．该现象说明光具有波动性 1．三种衍射图样的比较 (1)单缝衍射图样 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。如图甲所示。 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跟入射光的波长及单缝宽度有关，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。 (2)圆孔衍射图样 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。如图乙所示。 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，得到的衍射图样不同，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只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样。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。 (3)不透光的圆盘的衍射图样 ①中央是亮斑(泊松亮斑)，如图丙所示。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 名称 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 任何光都能发生 频率相同、相位差恒定、振动方向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，两边逐渐变暗 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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.5 光的衍射 导学案 1．知道光的衍射现象和产生明显衍射现象的条件。 2．了解如何通过实验观察光的衍射现象并可以区分几种不同的衍射图样。 3．能解释日常生活中的衍射现象并初步了解衍射光栅。 1．掌握光发生明显衍射的条件，认识单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑等典型衍射图样，分清衍射条纹与干涉条纹的特点。（重点） 2．能够分析缝宽、孔径大小对衍射图样的影响，能识别生活、实验中的衍射现象。（重点） 3．理解光的直线传播是衍射的近似效果，辨析光的衍射与光的干涉的区别，会结合几何光路分析衍射相关问题。（难点） 【自主预习】 一、光的衍射 1．光的衍射现象：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．产生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。 二、衍射光栅 1．定义 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。 2．原理 增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加。 3．透射光栅和反射光栅 在一块很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了透射光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。 一、光的衍射 【情景导学】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？观看视频，你能从中得到什么启发？ 然后让学生观察圆盘衍射实验。 然后提问： 什么是波的衍射现象？ 波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫波的衍射. 发生明显衍射的条件是什么？ 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小。 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 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍射图样。 然后提问：如何让衍射现象更明显呢？ （二）光的衍射实验 待学生回答后播放实验视频，让总结 光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。 （三）单缝衍射 提问：光通过单缝衍射时，其图样有什么规律？ 然后播放实验视频 单色光单缝衍射图样的特点 实验现象： ①条纹不等间距； ②中央条纹亮而宽； ③两侧条纹较暗较窄，对称分布。 ④波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗 各种颜色的光波衍射图象一样吗？ 不同色光或不同宽度单缝衍射条纹的特征 ①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大． ②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大． ③白光的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色． （四）衍射的应用 双缝干涉与单缝衍射图样有啥不同？ 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。 衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。 如何解释引入实验中“光不沿直线传播”的现象？ 光经过圆盘发生衍射现象，绕过圆盘，在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。 如何解释以下视频中的实验现象？ 然后播放小孔衍射实验 孔较小时——屏上出现衍射花样（亮暗相间的不等间距的圆环，这些圆环的范围远远超过了光沿直线传播所能照明的范围） 圆盘和小圆孔的衍射图样有何不同？ 相同点：均是明暗相间的光环,中心均有亮斑 不同点：①圆孔衍射中心亮斑较大,而泊松亮斑较小； ②圆孔衍射亮环或暗环间距随半径增大而增大,圆盘衍射亮环或暗环间距随半径增大而减小； ③圆孔衍射的背景是黑暗的,而圆盘衍射图样中的背景是明亮的。 典例1　(2025·山东省济南第一中学高二期中)如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样，图中黑色部分代表亮条纹，对下列四幅图分析正确的是(　　) A.A是红光的衍射条纹 B.B是红光的衍射条纹 C.C图对应的色光频率更小 D.在同种介质中D图对应的色光波长更大 【答案】　D 【解析】　干涉图样为等间距的条纹，紫光的条纹间距较小，所以图样A为红光的干涉条纹，图样B为紫光的衍射条纹，图样C为紫光的干涉条纹，图样D为红光的衍射条纹，故A、B错误；红光的频率小于紫光的频率，所以C图对应的色光频率更大，故C错误；红光的波长大于紫光的波长，在同种介质中D图对应的色光波长更大，故D正确。 变式01　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，下列说法正确的是(　　) A.甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆板衍射 B.乙图的亮斑是“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确实有这个亮斑 C.不管是圆孔衍射还是圆板衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的 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，即光绕到障碍物的影子里 【答案】　D 【解析】　题图乙的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆板衍射，故A错误；题图乙的亮斑是“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，后来阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误；不管是圆孔衍射还是圆板衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C错误；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。 变式02　(2025·湖北省楚天协作体高二期末)用一束红色激光照射单缝，光屏上出现的现象如图所示，下列关于此现象的描述和操作效果分析，正确的是(　　) A.中央亮条纹的光强最大，两侧亮条纹光强逐渐减弱，这种分布是因为光的干涉造成的 B.若改用白色光照射单缝，光屏上会出现彩色的衍射条纹，且中央亮条纹为白色 C.减小单缝宽度，中央亮条纹变窄 D.增大屏到单缝的距离，中央亮条纹变窄 【答案】　B 【解析】　中央亮条纹的光强最大，两侧亮条纹光强逐渐减弱，这种分布是因为光的单缝衍射造成的，故A错误；若改用白色光照射单缝，因为白色光是由多种色光混合而成，不同色光的波长不同，在单缝衍射中，各种色光都会发生衍射现象，由于不同色光的衍射条纹间距不同，所以光屏上会出现彩色的衍射条纹，又因为各种色光在中央位置都能加强，所以中央亮条纹为白色，故B正确；单缝衍射中央亮条纹的宽度与单缝的宽度有关，减小单缝宽度，衍射现象越明显，则条纹的宽度越宽，故C错误；单缝衍射中央亮条纹的宽度与屏到单缝的距离有关，增大屏到单缝的距离，衍射现象越明显，则条纹的宽度越宽，故D错误。 二、衍射光栅 【问题导学】 （一）衍射光栅 阅读课本第99页回答如下问题： (1) 什么是衍射光栅？ 由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。 (2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？ 衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。 然后播放视频，让学生观看 典例2　(多选)关于衍射光栅，下列说法正确的是(　　) A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的 B.增加狭缝的个数，因衍射条纹的宽度将变宽，所以亮度将会增加 C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝 D.透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝 【答案】　AD 【解析】　衍射光栅由一系列等距的平行刻痕或狭缝组成，刻痕处发生漫反射而不透光，未刻痕的部分相当于透光的狭缝，故C错误，A、D正确；增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将会增加，B错误。 课堂小结： 一、单选题 1．如图所示，泊松亮斑和牛顿环都是著名的光学现象，下列关于两者的分析正确的是（　　） A．泊松亮斑和牛顿环都是由光的干涉现象产生的 B．泊松亮斑和牛顿环都是由光的衍射现象产生的 C．泊松亮斑是光的圆孔衍射现象 D．牛顿环是薄膜干涉的结果 【答案】D 【详解】牛顿环是薄膜干涉的结果，泊松亮斑是光的圆盘衍射现象。 故选D。 2．如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（　　） A．甲图是光的衍射图样 B．乙图是光的干涉图样 C．丙图是光的干涉图样 D．丁图是光的衍射图样 【答案】D 【详解】A．甲图中条纹间距相等、宽度相等，符合双缝干涉条纹的特点（），是光的双缝干涉图样，故A错误； B．乙图中中间亮条纹最宽，向外条纹变窄，间距变小，符合单缝衍射条纹的特点，是光的单缝衍射图样，故B错误； C．丙图为明暗相间的同心圆环，且中心为亮斑，是光通过小孔形成的圆孔衍射图样，故C错误； D．丁图中心阴影区有一个亮斑（泊松亮斑），是光射到不透明小圆板后的衍射图样，故D正确。 故选D。 3．用单色光垂直照射一个可调节宽度的单缝，在远处的屏幕上观察到明显的衍射图样。现将缝宽逐渐减小，下列说法正确的是（　　） A．衍射条纹变得稀疏，且整体亮度增强 B．衍射条纹变得密集，中央亮区收缩 C．衍射现象逐渐减弱，条纹趋于消失 D．中央亮条纹的宽度增加，图样整体变暗 【答案】D 【详解】ABC．当缝宽减小时，光的衍射效应增强，表现为中央亮条纹宽度增加，条纹分布更宽，故ABC错误； D．当缝宽减小时，通过狭缝的光能量减少，且能量分布在更广的区域，导致整个衍射图样变暗，故D正确。 故选D。 4．在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，水波的传播情况如图甲、乙所示。下列说法中正确的是（     ） A．甲图的缝宽度跟波长相差不多 B．乙图的衍射现象比甲图的明显 C．甲图的水波传播速度比乙图的大 D．乙图的波源振动频率比甲图的大 【答案】B 【详解】AB．波发生明显衍射的条件是：狭缝/障碍物的尺寸与波长相近，或比波长更小；从图中可知，甲图水波基本沿直线传播，衍射不明显，说明甲图缝的宽度远大于波长；乙图水波明显绕到狭缝后方，衍射现象远比甲图明显，故A错误，B正确； C．水波的波速由介质决定，甲、乙都是水槽中的水波，介质相同，因此波速相等，故C错误； D．由题意可知保持水波的波长不变，结合公式，由于甲、乙中的水波传播速度相等，所以甲、乙中的波源振动频率相等，故D错误。 故选B。 5．如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样，图中黑色部分代表亮条纹，对下列四幅图分析正确的是（　　） A．A图是红光的衍射条纹 B．B图是紫光的干涉条纹 C．C图是红光的干涉条纹 D．D图对应的色光波长大于C图对应的色光波长 【答案】D 【详解】AC．由图可知图A和C为等间距干涉条纹，由可知，红光的波长大于紫光波长，则A图是红光的干涉条纹，C图是紫光的干涉条纹，故AC错误； BD．由图可知图B和D为单缝形成的衍射图样，红光的波长大于紫光波长，则B图是紫光的衍射条纹，D图是红光的衍射条纹，可知，D图对应的色光波长大于C图对应的色光波长，故B错误，D正确。 故选D。 6．某同学将眼睛紧贴在游标卡尺两个卡脚之间的缝隙、观察氖气霓虹灯管的衍射现象。已知氖气霓虹灯管发光时可视为单色线状光源，下列说法不正确的是（     ） A．为观察到明显的衍射现象，游标卡尺的缝隙方向应与灯管平行 B．发生衍射时，可以看到明暗相间、且宽度不等的衍射条纹 C．发生衍射时，缝隙越窄衍射条纹的中央亮条纹越窄 D．若光源改用白色日光灯管，可以看到与狭缝方向平行的彩色条纹 【答案】C 【详解】A．单缝衍射要得到明显清晰的衍射图样，狭缝方向需与线状光源平行，使线光源各点的衍射条纹叠加后仍清晰可辨，故A正确； B．单缝衍射的条纹特征为明暗相间、间距不等，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹宽度、亮度依次降低，故B正确； C．发生衍射现象时，缝隙越窄，衍射现象越明显，即中央亮纹宽度越宽，故C错误； D．白光为复色光，不同波长的光衍射条纹间距不同，衍射后会分散形成与狭缝平行的彩色条纹，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 7．图a、b是频率分别为、的两束单色光经过同一实验装置得到的图样，则（　　） A．a、b为干涉图样， B．a、b为干涉图样， C．a、b为衍射图样， D．a、b为衍射图样， 【答案】A 【详解】干涉条纹是等间距的，而衍射条纹是不等间距的，故a、b为干涉图样；根据 可知 故选A。 8．关于光的衍射现象，下面说法正确的是（　　） A．光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑，说明发生了衍射 B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C．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 D．红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹 【答案】D 【详解】A．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射，故A错误； B．白光的单缝衍射图样，是彩色的直条纹，故B错误； C．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，但仍存在光的衍射，不过不明显而已，故C错误； D．红光的单缝衍射图样，是不等间距的、红黑相间的直条纹，故D正确。 故选D。 9．下图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、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），则从左往右排列依次是（     ） A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 【答案】B 【详解】干涉条纹的特征是条纹宽度相等，衍射条纹的特征是中央最宽、两侧渐窄，所以a、c为干涉条纹；b、d为衍射条纹；根据双缝干涉条纹间距公式 因红光波长大于蓝光波长，易知若通过相同的干涉仪器则红光干涉条纹宽度大于蓝光干涉条纹宽度；又根据黄光波长大于紫光波长，易知若通过相同的衍射装置则黄光衍射图样的中央亮条纹宽度大于紫光衍射图样的中央亮条纹宽度，所以从左往右排列依次是红紫蓝黄。 故选B。 10．下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 （  ） A．甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为紫光的衍射图样 D．丁为红光的衍射图样 【答案】B 【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B。 11．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况（图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（     ） A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的干涉现象 C．如果屏上光斑变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上光斑变宽，表明细丝细了 【答案】D 【详解】AB．激光照射细丝，在光屏上出现明暗相间的光斑，这是光绕过障碍物传播的现象，属于光的衍射，不是光的直线传播，也不是干涉现象，故AB错误； CD．根据光的衍射理论，障碍物（细丝）的尺寸越小，衍射现象越明显，衍射条纹（光斑）的宽度越宽。若屏上光斑变宽，说明衍射现象更明显，即细丝变细了，故C错误，D正确。 故选 D。 二、多选题 12．一束激光照在一个很小的圆盘上，在远处的光屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，即著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　）    A．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 D．该现象说明光具有波动性 【答案】BD 【详解】ABC．小圆盘中心没有孔且不透光，是光线绕过小圆盘传播到了阴影区域，属于光的衍射，在屏上形成的是衍射图样，图样中心有一个亮斑，即著名的“泊松亮斑”，故AC错误，B正确； D．光的衍射是光特有的现象，“泊松亮斑” 说明光具有波动性，故D正确。 故选BD。 1．三种衍射图样的比较 (1)单缝衍射图样 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。如图甲所示。 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跟入射光的波长及单缝宽度有关，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。 (2)圆孔衍射图样 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。如图乙所示。 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，得到的衍射图样不同，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只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样。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。 (3)不透光的圆盘的衍射图样 ①中央是亮斑(泊松亮斑)，如图丙所示。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 名称 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生条件 任何光都能发生 频率相同、相位差恒定、振动方向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，两边逐渐变暗 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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $