重难点专训55 光的衍射和偏振（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

重难点专训55 光的衍射和偏振现象（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 10 研判·模型总结 1．对光的衍射的理解 (1)波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。 (2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不同点 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 亮度情况 中央条纹最亮， 两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 3.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 4．光的偏振 (1)自然光与偏振光的比较 类别 自然光(非偏振光) 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动 (2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。 模拟·基础演练 1．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亮斑的情况（如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．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果换用频率更小的激光，屏上条纹变宽 【答案】D 【详解】AB．由题意知条纹的形成利用光的衍射现象，故AB错误； C．如果屏上条纹变宽，表明衍射现象更加明显，即细丝变细，故C错误； D．如果换用频率更小的激光，波长更长，衍射现象更加明显，屏上条纹变宽，故D正确。 故选D。 2．用激光照射基态氢原子所产生的大量处于激发态氢原子向低能级跃迁时产生3种光线，用3种光线分别照射光电管，只有1种光线能使光电管发生光电效应，其光电流与电压的关系图像如图甲所示，氢原子的能级图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．激光光子能量为 B．能使光电管发生光电效应的光子能量为 C．光电子最大初动能为 D．最容易发生衍射现象的光是由能级跃迁到能级时产生的 【答案】C 【详解】A．激光光子能量，A错误； B．由选项A可知能使光电管发生光电效应的光子能量为，B错误； C．根据图像可知，光电流为零时的反向电压（遏止电压）为，故光电子的最大初动能为，C正确； D．波长越长衍射现象越明显，由能级跃迁到能级时放出光子能量最大，波长最短，衍射本领最小，由能级跃迁到能级时放出光子能量最小，波长最长，最容易发生衍射，D错误。 故选C。 3．电子束由静止通过电场加速后，照射到金属晶格（间距约）发生衍射，如图所示为电子束穿过铝箔后的衍射图样，从而证实了电子的波动性。下列说法正确的是（     ） A．电子的物质波波长与电子的动量成正比 B．加速电压越大，中心亮斑半径越大 C．发生衍射的电子物质波波长比可见光波长更长 D．用动量相等的质子做该实验，也可得到明显的衍射图样 【答案】D 【详解】A．根据物质波波长公式，可知电子的物质波波长与电子的动量成反比，故A错误； B．加速电压越大，根据动能定理有，可知电子动能越大； 根据，可知速度越大； 根据，可知动量越大； 根据，可知波长越短； 在衍射现象中，波长越短，衍射条纹越窄，中心亮斑半径越小，故B错误； C．可见光波长范围约为，而金属晶格间距约，发生明显衍射的条件是波长与障碍物尺寸相近，所以电子物质波波长约为，比可见光波长短，故C错误； D．根据物质波波长公式 可知动量相等的质子和电子，对应的物质波波长相等，故用动量相等的质子做该实验，也可得到明显的衍射图样，故D正确。 故选D。 4．当前舰载激光武器LY-1引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向光能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（    ） A．激光通过双缝可以形成干涉条纹 B．激光通过单缝不会发生衍射现象 C．激光平行性好，不发散，是纵波 D．激光在空气和水的界面一定会发生明显的折射 【答案】A 【详解】A．激光具有高相干性，是理想的相干光源，双缝干涉实验可获得稳定、清晰的干涉条纹，故A项正确； B．任何波长的光通过单缝都会发生衍射，激光也不例外，只是当缝宽远大于波长时衍射不明显，故B项错误； C．激光是电磁波，属于横波，故C项错误； D．光从空气斜射入水时会发生折射，但垂直入射时传播方向不变，故D项错误。 故选A。 5．下列说法正确的是（     ） A．图1中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮 B．图2为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 C．图3在同一介质中，光的传播速度比光小 D．图4泊松亮斑是光照射到不透明小圆盘时发生干涉产生的 【答案】C 【详解】A．自然光经过第一个偏振片后，会变成仅沿第一个透振方向振动的偏振光；由于两个偏振片透振方向互相垂直，该偏振光无法通过第二个偏振片，光屏不会发亮，故A错误； B．光导纤维依靠光的全反射传输信号，全反射要求光从光密介质射向光疏介质，因此内芯的折射率一定大于外套的折射率，故B错误； C．图中光的入射角更大，、光的折射角相同，根据折射定律，可得光在介质中的折射率 再由介质中光的传播速度，可得同一介质中光的传播速度比光小，故C正确； D．泊松亮斑是光照射到不透明小圆盘时，光发生衍射产生的现象，不是干涉，故D错误。 故选C。 6．我们常用衍射图样来分析事物的形状结构，激光通过小孔得到如图所示的衍射图样，则小孔的形状是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】衍射条纹为十字条纹，说明小孔为方形。根据水平方向条纹间距比竖直方向条纹间距更宽，说明小孔水平方向的宽度小于竖直方向的宽度。 故选C。 7．2025年9月3日，在北京举办了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会。展示的一款舰载激光武器（如图）引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向光能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（　　） A．激光在空气和水的界面一定会发生明显的折射 B．激光通过双缝可以形成干涉条纹 C．激光通过单缝不会发生衍射现象 D．激光是纵波，不能发生偏振现象 【答案】B 【详解】A．光从空气斜射入水时会发生折射，但垂直入射时传播方向不变，故A错误； B．激光具有高相干性，是理想的相干光源，双缝干涉实验可获得稳定、清晰的干涉条纹，故B正确； C．任何波长的光通过单缝都会发生衍射，激光也不例外，只是当缝宽远大于波长时衍射不明显，故C错误； D．激光是电磁波，属于横波，横波具有偏振特性，故D错误。 故选B。 8．如图，将偏振片和太阳镜的镜片平行共轴放置，让太阳光平行中心轴线照射偏振片，当绕中心轴旋转偏振片时观察到亮度发生明显变化。此现象说明（　　） A．光具有粒子性 B．该太阳镜镜片为偏振片 C．光是机械波 D．光通过偏振片前后频率发生变化 【答案】B 【详解】AC．偏振是横波特有的现象，该现象证明了光的波动性，不能说明光具有粒子性，且光本质是电磁波，不是机械波，故AC错误； B．太阳光为自然光，包含各个方向的振动；若太阳镜镜片不是偏振片，旋转前方偏振片时，透过光的亮度不会发生明显变化；只有太阳镜镜片本身也是偏振片时，两个偏振片透振方向的夹角改变，透过光的强度会随之变化，因此会观察到明显亮度变化，故B正确； D．光的频率由光源决定，光通过偏振片后频率不发生改变，故D错误。 故选B。 9．（多选）以下四幅图片：图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a，b射向水面A点，经折射后组成一束复色光，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将明暗交替变化。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗 B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙中，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射 D．图丁中，这种现象表明光是纵波 【答案】AC 【详解】A．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最亮、最宽，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低，故A正确； B．图乙是双缝干涉示意图，由双缝干涉条纹间距公式 可知，若只增大屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误； C．图丙中，根据折射定律可知，折射角相同，但b光入射角更大，所以b光折射率大，根据可知，b光临界角更小，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射，故C正确； D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D错误。 故选AC。 10．（多选）光学知识在生活中有着广泛的应用，光学技术可以提高人们的生活质量和社会效率。关于下列四幅图所展示的光学现象，说法正确的是（　　） A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，中央亮条纹的宽度变大 B．图乙是利用光的干涉检查平整度，图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的 C．图丙中缓慢转动偏振片时，光屏上的光亮度发生变化，表明光是横波 D．用单色光照射图丁装置，产生的一系列单色圆环内疏外密 【答案】BCD 【详解】A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，波长变小，则中央亮条纹的宽度变小，故A错误； B．图乙是利用光的干涉检查平整度，根据干涉产生的条件，同一级亮条纹上的光程差相等，可知图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的，故B正确； C．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确； D．由于透镜表面是曲面，导致空气薄膜不均匀变化，根据光程差为波长的整数倍时是亮条纹，可知，干涉条纹是不等间距的，同心内疏外密的圆环状条纹，故D正确； 故选BCD。 11．如图所示，一束复色光从空气射入到玻璃三棱镜，出射光分成a、b两束单色光，则______（选填“a”或“b”）光在玻璃中折射率更大；在真空中a光传播速度______（选填“大于”、“等于”或“小于”）b光的传播速度；将a，b两束光分别经过相同的单缝衍射装置，______（选填“a”或“b”）光产生的中央亮条纹更宽。 【答案】 a 等于 b 【详解】[1]从图中可看出a的偏折程度大，所以a的折射率大； [2]在真空中所有光的传播速度相等； [3]根据题意可知a的频率大，波长小，在经过相同的单缝衍射装置，b光产生的中央亮条纹更宽。 12．利用图示装置中的激光照射细铜丝，在抽丝过程中对铜丝的粗细实施自动控制。这一技术利用了光的______现象，如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变______（选填“粗”或“细”）。 【答案】 衍射 细 【详解】[1][2]当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细。 13．如图光学实验，中间为某同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上光强分布图像，则该同学所做的实验是光的__________（选填“干涉”或“衍射”）实验；光屏上中央亮条纹的光强分布特点是____________________________。 【答案】 衍射 中间强两边弱 【详解】[1]因光屏上得到的是平行不等距条纹，且条纹中间亮、两边窄，则该同学所做的实验是光的衍射实验； [2]根据光的衍射原理，则光屏上中央亮条纹的光强分布特点是中间强两边弱。 14．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，将刀片在涂有墨汁的玻璃片上划过便可得到单缝、不同间距双缝的缝屏，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。 （1）某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是___________（选填“单缝”或“双缝”）； （2）由该图像两条曲线的特征可知___________。 A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小 B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小 C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光 D．分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能 【答案】 单缝 D 【详解】（1）[1]根据图乙分析可知有中央亮条纹，符合单缝衍射的情况。 （2）[2]由图可知b光的波长大，则频率小，光子能量小。 A．b光的频率小折射率小，所以以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量小，故A错误； B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生b光的能级能量差小，故B错误； C．根据可知b的临界角大，以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故C错误； D．根据光电效应方程可知，由于a光子能量大，所以分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故D正确； 故选D。 15．细丝和单缝有相似的衍射图样．在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示．已知细丝Ⅰ的直径为，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为______图1中的______填“a”或“b”是细丝Ⅱ的衍射图样． 【答案】 0.999； a； 【详解】螺旋测微器的读数为：； 当细丝的直径越大时，衍射现象越不明显，由读数可知，细丝Ⅱ的直径大，由题目中图1可知，a图的衍射条纹间距较窄，因此图a是细丝Ⅱ的衍射图样； 故本题答案是：(1). 0.999；    (2). a； 重难·创新演练 16．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偏振现象 B．光屏上形成的条纹是等间距的 C．若将激光由红光换为蓝光，光屏上的条纹间距将变大 D．若发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变细了 【答案】D 【详解】A．该技术利用的是光的衍射现象，不是光的偏振，故A错误； B．光屏上形成的衍射条纹是不等间距的，中间宽、两边窄，只有双缝干涉条纹才是等间距的，故B错误； C．蓝光波长比红光更短，波长越短，衍射现象越不明显，条纹间距越小，因此换为蓝光后条纹间距变小，故C错误； D．铜丝越细，尺寸越接近光的波长，衍射现象越明显，光屏上的条纹间距越大（条纹变宽），因此条纹变宽说明抽出的铜丝变细，D正确。 故选D。 17．以下四幅图片中：图甲是自行车的尾灯，图乙是双缝干涉示意图，图丙是激光切割金属，图丁是圆盘影子中心的亮斑．下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，自行车尾灯利用了光的全反射 B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙中，激光切割金属利用了激光相干性好的特点 D．图丁中，圆盘影子中心的亮斑属于光的干涉现象 【答案】A 【详解】A．自行车尾灯内部的棱镜结构可使入射光发生全反射，将光线反射回光源方向，故A正确； B．双缝干涉条纹间距满足 其中为双缝到光屏的距离。只增大时，增大而不是减小，故B错误； C．激光切割金属主要利用激光能量集中、能量密度大和亮度高的特点，不是利用相干性，故C错误； D．不透明圆盘影子中心的亮斑是光的衍射形成的泊松亮斑，故D错误。 故选A。 18．关于光学现象，下列说法中正确的是（     ） A．图甲装置从上往下观察到的圆环状条纹，从中心向外越来越稀疏 B．图乙中P、Q是偏振片，Q旋转时光屏上的亮度发生变化表明光是纵波 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板的距离l，两相邻亮条纹中心间距离Δx将增大 D．图丁是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，下图对应光的波长较短 【答案】D 【详解】A．图甲装置为牛顿环，属于薄膜干涉，空气膜厚度从中心向外增加得越来越快，因此从上往下观察到的圆环状条纹从中心向外越来越密集，故A错误； B．图乙中P、Q是偏振片，Q旋转时光屏上的亮度发生变化，这是光的偏振现象，表明光是横波，故B错误； C．图丙是双缝干涉示意图，根据双缝干涉条纹间距公式，若只减小屏到挡板的距离，两相邻亮条纹中心间距离将减小，故C错误； D．图丁是单色光单缝衍射实验现象，单缝衍射中波长越长衍射现象越明显，中央亮纹越宽，若在狭缝宽度相同情况下，下图中央亮纹较窄，说明衍射现象不明显，对应光的波长较短，故D正确。 故选D。 19．“雨色映日而为虹……背日喷乎水，成虹霓之状。”霓的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中甲、乙是两种不同频率的单色光，水珠为球形，则（     ） A．甲、乙两光经过水珠的两次反射均是全反射 B．水珠对甲光的折射率小于水珠对乙光的折射率 C．甲、乙两光分别照射同一狭缝，乙光通过狭缝时的衍射现象更明显 D．从水中射入空气时，乙光发生全反射的临界角小于甲光发生全反射的临界角 【答案】C 【详解】A．甲、乙从空气射向水珠时的折射角等于第一次反射时的入射角，该角一定小于临界角，同样第二次反射的入射角与第一次反射的入射角相同，均小于全反射的临界角，所以两次反射不是全反射，故A错误； B．由光路图可知，在第一次折射时，甲、乙两光的入射角相同，可知乙光的折射角明显大于甲光折射角，由折射率公式，乙光折射率小，频率也小，故B错误； C．分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件可知，甲、乙光相比，波长越长衍射现象越明显，因为乙光的频率小，波长大，所以乙光的衍射现象更明显，C正确； D．从水中射入空气，满足从光密介质射入光疏介质的条件，会产生全反射，根据，乙光折射率小，所以乙光发生全反射的临界角大于甲光发生全反射的临界角，故D错误。 故选C。 20．如图所示是研究光的双缝干涉示意图，光屏上的O点到两狭缝和的距离相等，一束平行的单色光垂直射向两狭缝，O点为中央亮条纹，P点处也为亮条纹，且在OP之间还有两条亮条纹未画出。已知，两狭缝和间距为，该单色光的频率为，光在真空中的速度为。下列说法正确的是（     ） A．若将狭缝用遮光片挡住，光屏上仍会产生明暗相间的条纹 B．P点到两狭缝的距离之差为 C．光屏到两狭缝的距离为 D．当入射光的频率时，P处为亮条纹 【答案】A 【详解】A．将狭缝用遮光片挡住则变成单缝衍射，光屏上会产生不均匀的明暗条纹，故A正确； B．O为中央亮条纹（0级亮条纹），之间还有2条亮条纹，因此为第3级亮条纹，单色光波长 亮条纹的路程差条件为（） 则P点到两个狭缝的距离之差，故B错误； C．间隔对应3个相邻亮条纹间距，即相邻亮条纹间距 由双缝干涉公式 代入可得 解得，故C错误； D．频率变为 则新波长 此时该点到两狭缝的路程差 路程差为半波长奇数倍，满足条纹条件，故处为暗条纹，故D错误。 故选A。 21．极紫外线（EUV）光刻机是芯片制造中的关键设备，采用波长为10～14纳米的极紫外光作为光源，通过高功率CO₂激光轰击液态锡微滴产生等离子体，释放10～14nm特征谱线，主要用于14纳米及以下先进芯片的生产。某款光刻机光源的原子能级图如图所示，可提供能量为56.9eV的极紫外线。对于该极紫外线，下列说法正确的是（　　） A．一定是处在n=1能级上的原子向n=2能级跃迁时产生的 B．一定是处在n=5能级上的原子向n=4能级跃迁时产生的 C．极紫外线的频率比紫色光的频率小 D．遇到同一障碍物时极紫外线比紫色光更容易发生衍射现象 【答案】B 【详解】AB．根据玻尔理论可知，原子从高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子，光子的能量由两能级的能量差决定，光刻机光源的原子可以提供能量为56.9eV的极紫外线，56.9eV恰好是原子的第5能级与第4能级之差，说明极紫外线一定是处在能级上的原子向能级跃迁时产生的，故A错误，B正确； CD．极紫外线的频率比紫色光更大，根据可知，极紫外线的波长比紫色光更短，所以，遇到同一障碍物时极紫外线比紫色光更不容易发生衍射现象，故CD错误。 故选B。 22．用绿色激光分别照射两个单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。下列说法正确的是（     ） A．该现象说明光具有粒子性 B．甲图对应的缝宽大于乙图对应的缝宽 C．若仅减小缝宽则甲、乙两图的中央亮纹均更窄 D．若仅减小激光频率则甲、乙两图的中央亮纹均更宽 【答案】D 【详解】A．光的衍射现象是波特有的现象，说明光具有波动性，故A错误； B．单缝衍射中，在波长和屏缝距离一定的情况下，缝宽越窄，衍射现象越明显，中央亮纹越宽。由图可知，甲图的中央亮纹比乙图宽，说明甲图对应的缝宽小于乙图对应的缝宽，故B错误； C．根据单缝衍射规律，中央亮纹宽度 ，若仅减小缝宽，则增大，甲、乙两图的中央亮纹均更宽，故C错误； D．根据 可知，若仅减小激光频率，则波长变大。根据，波长变大则中央亮纹均更宽，故D正确。 故选D。 23．（多选）细铜丝因其良好的导电性、柔韧性和易加工性，在多个领域有广泛应用，细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，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．这个操作利用了光的偏振现象 B．这一技术利用了光的衍射现象 C．如果发现光屏上的条纹变窄，表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的是中央亮且宽的不等间距条纹 【答案】BD 【详解】AB．该装置的工作原理是：细铜丝的尺寸与激光波长相近，激光照射细铜丝时发生明显衍射，利用衍射条纹的变化检测铜丝粗细，利用的是光的衍射现象，故A错误，B正确； C．衍射现象中，铜丝越细，衍射越显著，衍射条纹越宽。若光屏上的条纹变窄，说明衍射程度降低，表明抽出的铜丝变粗了，故C错误； D．障碍物衍射的条纹特点为：中央条纹最亮最宽，两侧条纹亮度逐渐降低、间距不等，不同于双缝干涉的等间距条纹，故D正确。 故选BD。 24．（多选）如图所示是物理课本中的四幅插图，下列说法正确的是（　　） A．图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，若换成动能相同的质子进行实验，衍射现象更明显 B．图乙是光的偏振现象实验装置，若偏振片固定不动，缓慢转动偏振片时光屏上的光亮度将发生变化 C．图丙是电磁振荡实验电路，图中时刻电容器的电场能最大，此后的四分之一周期内线圈中的磁场方向向上 D．图丁是光线在截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜中发生全反射的光路图，由图分析可知该玻璃的折射率小于 【答案】BC 【详解】A．电子与质子动能相同，由动能 可得 由于质子的质量远大于电子的质量，所以质子的动量远大于电子的动量。再由物质波的波长公式 可知质子的物质波波长远小于电子的波长。由于波长越长，衍射现象越明显，所以若换成动能相同的质子进行实验，衍射现象应变得不明显，故A错误； B．偏振片的作用是只允许沿某一特定方向振动的光通过。图乙中，偏振片M作为起偏器固定不动，偏振片N作为检偏器可转动。当转动N时，通过N的偏振光的振动方向与N的透振方向夹角发生变化，导致光屏P上的光亮度发生变化，这是光的偏振现象的典型表现，故B正确； C．图丙中，时刻电流，说明电容器处于充电完毕状态，此时电容器的电场能最大，磁场能最小。此后四分之一周期内，电容器放电，电流方向为逆时针（从电容器正极流出）。根据安培定则可知，线圈中的磁场方向向上，故C正确； D．图丁中，等腰直角三角形玻璃棱镜的临界角应满足 根据全反射临界角的公式有 所以，故D错误。 故选BC。 25．（多选）下列说法正确的是（    ） A．雷达是利用无线电波中的微波进行定位 B．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中 C．卢瑟福的核式结构模型可以解释氢原子光谱不连续现象 D．透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，转动偏振片时可观察到明暗变化 【答案】AD 【详解】A．雷达通过发射微波信号，然后接收反射回来的信号，通过计算信号往返的时间来确定目标的位置，故A正确； B．扩散现象不仅发生在液体或气体中，也发生在固体中。扩散是物质分子从高浓度区域向低浓度区域移动的过程，这一过程在固体、液体和气体中都能观察到 ，故B错误； C．卢瑟福的核式结构模型揭示了原子的内部结构，但真正解释氢原子光谱不连续现象的是玻尔的原子模型，它引入了量子化的概念，解释了电子在不同能级之间的跃迁导致的光谱线，故C错误； D．液晶屏幕发出的是偏振光，当偏振片的偏振方向与液晶屏幕发出的光的偏振方向一致时，光可以透过偏振片，屏幕看起来明亮；当偏振的方向不一致时，光被阻挡，屏幕看起来暗淡，故D正确。 故选AD。 26．（多选）关于下列四幅图所示的光现象说法正确的是（　　） A．图甲是光的双缝干涉原理图，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将减小 B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 C．图丙中肥皂膜看起来是彩色的是因为光的衍射 D．图丁表示一定波长的光照射到不透明的圆盘上，会在后方影子中心的适当距离处出现一个亮斑是光的衍射现象 【答案】BD 【详解】A．根据可知，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将增大，故A错误； B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波，故B正确； C．阳光下肥皂膜呈现出彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故C错误； D．光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，故D正确。 故选BD。 27．利用光的偏振现象可以提高AR眼镜的图像质量，偏振现象说明光是一种___________（填“横波”或“纵波”）。如图所示，自然光经过两个偏振片呈现在光屏上；若检偏器绕圆心匀速转动，周期为，则光屏上出现两次光强最强的时间间隔至少为___________。 【答案】 横波 【详解】[1] 偏振是横波特有的现象，纵波不会发生偏振，因此偏振现象说明光是横波。 [2]只有当检偏器的透振方向和起偏器的透振方向平行时，透射光强达到最大。检偏器转动一个周期的过程中，透振方向会两次和起偏器透振方向平行（每转动就平行一次），因此相邻两次光强最强的时间间隔为。 28．偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源 S，偏振片 A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间， 则O处光强_________（选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）。若保持A不动，将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大；若保持B不动，将A朝_________（选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大。 【答案】 减弱 相反方向 【详解】[1]由题意知，转动B使到达O处的光最强，则偏振片A、B的透振方向一致。若在A、B之间放上待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使偏振光的偏振方向发生改变，则到达O处的光强度会明显减弱。 [2]若保持A不动，向某方向转动B使O光强再次最大，则说明此时出射光振动方向与B轴平行；若反过来保持B不动，要想得到同样效果，只需将A绕“相反方向”转过相同角度，即可使经糖液转过的偏振光再次与B轴平行，从而在O处得到最大光强。 29．（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是_____现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是_____现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是_____现象； （2）要使光产生明显的衍射，条件是_____； （3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是_____； （4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明_____。 【答案】 干涉 光的色散 光的衍射 障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象 红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远 光是一种横波 【详解】(1)[1][2][3]肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；而露珠在阳光下呈现的彩色，是光的色散现象；对于通过狭缝观察太阳也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象 (2)[4]光波发生明显的衍射现象的条件是为当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小； (3)[5]根据干涉条纹公式 可知，波长越长的，中间条纹较宽，且条纹间距也越大；也可知，当发生光的衍射时，则波长越长的，衍射条纹越宽，因此红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远； (4)[6]纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了。而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象。 30．某实验小组使用如图所示的装置测量某颜色激光的波长λ。 (1)实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，并保证单缝和双缝______（选填“平行”或者“垂直”）； (2)某次实验，读出第1、5两亮条纹中心间的距离为9.24 mm，已知双缝中心的距离d＝0.20 mm，双缝到光屏间的距离L＝700 mm，则波长λ＝______nm（结果保留三位有效数字）； (3)若实验过程中，不小心用不透明物体遮住了双缝的一条狭缝，则在光屏上出现______（选填“亮度较弱的干涉条纹”、“衍射条纹”或“全屏入射光”）。 【答案】(1)平行 (2)660 (3)衍射条纹 【详解】（1）双缝干涉实验中，为了得到清晰的干涉条纹，需要保证单缝和双缝平行，因此此处填平行。 （2）根据双缝干涉公式 变形得波长 第1条到第5条亮条纹间有个间隔，因此相邻亮条纹间距 代入已知量，计算 保留三位有效数字结果为 （3）遮住双缝的一条狭缝后，装置变为单缝，光通过单缝会发生衍射，因此光屏上会出现衍射条纹。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训55 光的衍射和偏振现象（福建专用） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C D A C C B B AC BCD 题号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 26 答案 D A D C A B D BD BC AD 题号 26 答案 BD 模拟·基础演练 1．【答案】D 【详解】AB．由题意知条纹的形成利用光的衍射现象，故AB错误； C．如果屏上条纹变宽，表明衍射现象更加明显，即细丝变细，故C错误； D．如果换用频率更小的激光，波长更长，衍射现象更加明显，屏上条纹变宽，故D正确。 故选D。 2．【答案】C 【详解】A．激光光子能量，A错误； B．由选项A可知能使光电管发生光电效应的光子能量为，B错误； C．根据图像可知，光电流为零时的反向电压（遏止电压）为，故光电子的最大初动能为，C正确； D．波长越长衍射现象越明显，由能级跃迁到能级时放出光子能量最大，波长最短，衍射本领最小，由能级跃迁到能级时放出光子能量最小，波长最长，最容易发生衍射，D错误。 故选C。 3．【答案】D 【详解】A．根据物质波波长公式，可知电子的物质波波长与电子的动量成反比，故A错误； B．加速电压越大，根据动能定理有，可知电子动能越大； 根据，可知速度越大； 根据，可知动量越大； 根据，可知波长越短； 在衍射现象中，波长越短，衍射条纹越窄，中心亮斑半径越小，故B错误； C．可见光波长范围约为，而金属晶格间距约，发生明显衍射的条件是波长与障碍物尺寸相近，所以电子物质波波长约为，比可见光波长短，故C错误； D．根据物质波波长公式 可知动量相等的质子和电子，对应的物质波波长相等，故用动量相等的质子做该实验，也可得到明显的衍射图样，故D正确。 故选D。 4．【答案】A 【详解】A．激光具有高相干性，是理想的相干光源，双缝干涉实验可获得稳定、清晰的干涉条纹，故A项正确； B．任何波长的光通过单缝都会发生衍射，激光也不例外，只是当缝宽远大于波长时衍射不明显，故B项错误； C．激光是电磁波，属于横波，故C项错误； D．光从空气斜射入水时会发生折射，但垂直入射时传播方向不变，故D项错误。 故选A。 5．【答案】C 【详解】A．自然光经过第一个偏振片后，会变成仅沿第一个透振方向振动的偏振光；由于两个偏振片透振方向互相垂直，该偏振光无法通过第二个偏振片，光屏不会发亮，故A错误； B．光导纤维依靠光的全反射传输信号，全反射要求光从光密介质射向光疏介质，因此内芯的折射率一定大于外套的折射率，故B错误； C．图中光的入射角更大，、光的折射角相同，根据折射定律，可得光在介质中的折射率 再由介质中光的传播速度，可得同一介质中光的传播速度比光小，故C正确； D．泊松亮斑是光照射到不透明小圆盘时，光发生衍射产生的现象，不是干涉，故D错误。 故选C。 6．【答案】C 【详解】衍射条纹为十字条纹，说明小孔为方形。根据水平方向条纹间距比竖直方向条纹间距更宽，说明小孔水平方向的宽度小于竖直方向的宽度。 故选C。 7．【答案】B 【详解】A．光从空气斜射入水时会发生折射，但垂直入射时传播方向不变，故A错误； B．激光具有高相干性，是理想的相干光源，双缝干涉实验可获得稳定、清晰的干涉条纹，故B正确； C．任何波长的光通过单缝都会发生衍射，激光也不例外，只是当缝宽远大于波长时衍射不明显，故C错误； D．激光是电磁波，属于横波，横波具有偏振特性，故D错误。 故选B。 8．【答案】B 【详解】AC．偏振是横波特有的现象，该现象证明了光的波动性，不能说明光具有粒子性，且光本质是电磁波，不是机械波，故AC错误； B．太阳光为自然光，包含各个方向的振动；若太阳镜镜片不是偏振片，旋转前方偏振片时，透过光的亮度不会发生明显变化；只有太阳镜镜片本身也是偏振片时，两个偏振片透振方向的夹角改变，透过光的强度会随之变化，因此会观察到明显亮度变化，故B正确； D．光的频率由光源决定，光通过偏振片后频率不发生改变，故D错误。 故选B。 9．【答案】AC 【详解】A．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最亮、最宽，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低，故A正确； B．图乙是双缝干涉示意图，由双缝干涉条纹间距公式 可知，若只增大屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误； C．图丙中，根据折射定律可知，折射角相同，但b光入射角更大，所以b光折射率大，根据可知，b光临界角更小，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射，故C正确； D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D错误。 故选AC。 10．【答案】BCD 【详解】A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，波长变小，则中央亮条纹的宽度变小，故A错误； B．图乙是利用光的干涉检查平整度，根据干涉产生的条件，同一级亮条纹上的光程差相等，可知图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的，故B正确； C．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确； D．由于透镜表面是曲面，导致空气薄膜不均匀变化，根据光程差为波长的整数倍时是亮条纹，可知，干涉条纹是不等间距的，同心内疏外密的圆环状条纹，故D正确； 故选BCD。 11．【答案】 a 等于 b 【详解】[1]从图中可看出a的偏折程度大，所以a的折射率大； [2]在真空中所有光的传播速度相等； [3]根据题意可知a的频率大，波长小，在经过相同的单缝衍射装置，b光产生的中央亮条纹更宽。 12．【答案】 衍射 细 【详解】[1][2]当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细。 13．【答案】 衍射 中间强两边弱 【详解】[1]因光屏上得到的是平行不等距条纹，且条纹中间亮、两边窄，则该同学所做的实验是光的衍射实验； [2]根据光的衍射原理，则光屏上中央亮条纹的光强分布特点是中间强两边弱。 14．【答案】 单缝 D 【详解】（1）[1]根据图乙分析可知有中央亮条纹，符合单缝衍射的情况。 （2）[2]由图可知b光的波长大，则频率小，光子能量小。 A．b光的频率小折射率小，所以以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量小，故A错误； B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生b光的能级能量差小，故B错误； C．根据可知b的临界角大，以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故C错误； D．根据光电效应方程可知，由于a光子能量大，所以分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故D正确； 故选D。 15．【答案】 0.999； a； 【详解】螺旋测微器的读数为：； 当细丝的直径越大时，衍射现象越不明显，由读数可知，细丝Ⅱ的直径大，由题目中图1可知，a图的衍射条纹间距较窄，因此图a是细丝Ⅱ的衍射图样； 故本题答案是：(1). 0.999；    (2). a； 重难·创新演练 16．【答案】D 【详解】A．该技术利用的是光的衍射现象，不是光的偏振，故A错误； B．光屏上形成的衍射条纹是不等间距的，中间宽、两边窄，只有双缝干涉条纹才是等间距的，故B错误； C．蓝光波长比红光更短，波长越短，衍射现象越不明显，条纹间距越小，因此换为蓝光后条纹间距变小，故C错误； D．铜丝越细，尺寸越接近光的波长，衍射现象越明显，光屏上的条纹间距越大（条纹变宽），因此条纹变宽说明抽出的铜丝变细，D正确。 故选D。 17．【答案】A 【详解】A．自行车尾灯内部的棱镜结构可使入射光发生全反射，将光线反射回光源方向，故A正确； B．双缝干涉条纹间距满足 其中为双缝到光屏的距离。只增大时，增大而不是减小，故B错误； C．激光切割金属主要利用激光能量集中、能量密度大和亮度高的特点，不是利用相干性，故C错误； D．不透明圆盘影子中心的亮斑是光的衍射形成的泊松亮斑，故D错误。 故选A。 18．【答案】D 【详解】A．图甲装置为牛顿环，属于薄膜干涉，空气膜厚度从中心向外增加得越来越快，因此从上往下观察到的圆环状条纹从中心向外越来越密集，故A错误； B．图乙中P、Q是偏振片，Q旋转时光屏上的亮度发生变化，这是光的偏振现象，表明光是横波，故B错误； C．图丙是双缝干涉示意图，根据双缝干涉条纹间距公式，若只减小屏到挡板的距离，两相邻亮条纹中心间距离将减小，故C错误； D．图丁是单色光单缝衍射实验现象，单缝衍射中波长越长衍射现象越明显，中央亮纹越宽，若在狭缝宽度相同情况下，下图中央亮纹较窄，说明衍射现象不明显，对应光的波长较短，故D正确。 故选D。 19．【答案】C 【详解】A．甲、乙从空气射向水珠时的折射角等于第一次反射时的入射角，该角一定小于临界角，同样第二次反射的入射角与第一次反射的入射角相同，均小于全反射的临界角，所以两次反射不是全反射，故A错误； B．由光路图可知，在第一次折射时，甲、乙两光的入射角相同，可知乙光的折射角明显大于甲光折射角，由折射率公式，乙光折射率小，频率也小，故B错误； C．分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件可知，甲、乙光相比，波长越长衍射现象越明显，因为乙光的频率小，波长大，所以乙光的衍射现象更明显，C正确； D．从水中射入空气，满足从光密介质射入光疏介质的条件，会产生全反射，根据，乙光折射率小，所以乙光发生全反射的临界角大于甲光发生全反射的临界角，故D错误。 故选C。 20．【答案】A 【详解】A．将狭缝用遮光片挡住则变成单缝衍射，光屏上会产生不均匀的明暗条纹，故A正确； B．O为中央亮条纹（0级亮条纹），之间还有2条亮条纹，因此为第3级亮条纹，单色光波长 亮条纹的路程差条件为（） 则P点到两个狭缝的距离之差，故B错误； C．间隔对应3个相邻亮条纹间距，即相邻亮条纹间距 由双缝干涉公式 代入可得 解得，故C错误； D．频率变为 则新波长 此时该点到两狭缝的路程差 路程差为半波长奇数倍，满足条纹条件，故处为暗条纹，故D错误。 故选A。 21．【答案】B 【详解】AB．根据玻尔理论可知，原子从高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子，光子的能量由两能级的能量差决定，光刻机光源的原子可以提供能量为56.9eV的极紫外线，56.9eV恰好是原子的第5能级与第4能级之差，说明极紫外线一定是处在能级上的原子向能级跃迁时产生的，故A错误，B正确； CD．极紫外线的频率比紫色光更大，根据可知，极紫外线的波长比紫色光更短，所以，遇到同一障碍物时极紫外线比紫色光更不容易发生衍射现象，故CD错误。 故选B。 22．【答案】D 【详解】A．光的衍射现象是波特有的现象，说明光具有波动性，故A错误； B．单缝衍射中，在波长和屏缝距离一定的情况下，缝宽越窄，衍射现象越明显，中央亮纹越宽。由图可知，甲图的中央亮纹比乙图宽，说明甲图对应的缝宽小于乙图对应的缝宽，故B错误； C．根据单缝衍射规律，中央亮纹宽度 ，若仅减小缝宽，则增大，甲、乙两图的中央亮纹均更宽，故C错误； D．根据 可知，若仅减小激光频率，则波长变大。根据，波长变大则中央亮纹均更宽，故D正确。 故选D。 23．【答案】BD 【详解】AB．该装置的工作原理是：细铜丝的尺寸与激光波长相近，激光照射细铜丝时发生明显衍射，利用衍射条纹的变化检测铜丝粗细，利用的是光的衍射现象，故A错误，B正确； C．衍射现象中，铜丝越细，衍射越显著，衍射条纹越宽。若光屏上的条纹变窄，说明衍射程度降低，表明抽出的铜丝变粗了，故C错误； D．障碍物衍射的条纹特点为：中央条纹最亮最宽，两侧条纹亮度逐渐降低、间距不等，不同于双缝干涉的等间距条纹，故D正确。 故选BD。 24．【答案】BC 【详解】A．电子与质子动能相同，由动能 可得 由于质子的质量远大于电子的质量，所以质子的动量远大于电子的动量。再由物质波的波长公式 可知质子的物质波波长远小于电子的波长。由于波长越长，衍射现象越明显，所以若换成动能相同的质子进行实验，衍射现象应变得不明显，故A错误； B．偏振片的作用是只允许沿某一特定方向振动的光通过。图乙中，偏振片M作为起偏器固定不动，偏振片N作为检偏器可转动。当转动N时，通过N的偏振光的振动方向与N的透振方向夹角发生变化，导致光屏P上的光亮度发生变化，这是光的偏振现象的典型表现，故B正确； C．图丙中，时刻电流，说明电容器处于充电完毕状态，此时电容器的电场能最大，磁场能最小。此后四分之一周期内，电容器放电，电流方向为逆时针（从电容器正极流出）。根据安培定则可知，线圈中的磁场方向向上，故C正确； D．图丁中，等腰直角三角形玻璃棱镜的临界角应满足 根据全反射临界角的公式有 所以，故D错误。 故选BC。 25．【答案】AD 【详解】A．雷达通过发射微波信号，然后接收反射回来的信号，通过计算信号往返的时间来确定目标的位置，故A正确； B．扩散现象不仅发生在液体或气体中，也发生在固体中。扩散是物质分子从高浓度区域向低浓度区域移动的过程，这一过程在固体、液体和气体中都能观察到 ，故B错误； C．卢瑟福的核式结构模型揭示了原子的内部结构，但真正解释氢原子光谱不连续现象的是玻尔的原子模型，它引入了量子化的概念，解释了电子在不同能级之间的跃迁导致的光谱线，故C错误； D．液晶屏幕发出的是偏振光，当偏振片的偏振方向与液晶屏幕发出的光的偏振方向一致时，光可以透过偏振片，屏幕看起来明亮；当偏振的方向不一致时，光被阻挡，屏幕看起来暗淡，故D正确。 故选AD。 26．【答案】BD 【详解】A．根据可知，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将增大，故A错误； B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波，故B正确； C．阳光下肥皂膜呈现出彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故C错误； D．光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，故D正确。 故选BD。 27．【答案】 横波 【详解】[1] 偏振是横波特有的现象，纵波不会发生偏振，因此偏振现象说明光是横波。 [2]只有当检偏器的透振方向和起偏器的透振方向平行时，透射光强达到最大。检偏器转动一个周期的过程中，透振方向会两次和起偏器透振方向平行（每转动就平行一次），因此相邻两次光强最强的时间间隔为。 28．【答案】 减弱 相反方向 【详解】[1]由题意知，转动B使到达O处的光最强，则偏振片A、B的透振方向一致。若在A、B之间放上待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使偏振光的偏振方向发生改变，则到达O处的光强度会明显减弱。 [2]若保持A不动，向某方向转动B使O光强再次最大，则说明此时出射光振动方向与B轴平行；若反过来保持B不动，要想得到同样效果，只需将A绕“相反方向”转过相同角度，即可使经糖液转过的偏振光再次与B轴平行，从而在O处得到最大光强。 29．【答案】 干涉 光的色散 光的衍射 障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象 红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远 光是一种横波 【详解】(1)[1][2][3]肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；而露珠在阳光下呈现的彩色，是光的色散现象；对于通过狭缝观察太阳也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象 (2)[4]光波发生明显的衍射现象的条件是为当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小； (3)[5]根据干涉条纹公式 可知，波长越长的，中间条纹较宽，且条纹间距也越大；也可知，当发生光的衍射时，则波长越长的，衍射条纹越宽，因此红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远； (4)[6]纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了。而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象。 30．【答案】(1)平行 (2)660 (3)衍射条纹 【详解】（1）双缝干涉实验中，为了得到清晰的干涉条纹，需要保证单缝和双缝平行，因此此处填平行。 （2）根据双缝干涉公式 变形得波长 第1条到第5条亮条纹间有个间隔，因此相邻亮条纹间距 代入已知量，计算 保留三位有效数字结果为 （3）遮住双缝的一条狭缝后，装置变为单缝，光通过单缝会发生衍射，因此光屏上会出现衍射条纹。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训55 光的衍射和偏振现象（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 6 研判·模型总结 1．对光的衍射的理解 (1)波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。 (2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不同点 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 亮度情况 中央条纹最亮， 两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 3.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 4．光的偏振 (1)自然光与偏振光的比较 类别 自然光(非偏振光) 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动 (2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。 模拟·基础演练 1．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亮斑的情况（如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．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果换用频率更小的激光，屏上条纹变宽 2．用激光照射基态氢原子所产生的大量处于激发态氢原子向低能级跃迁时产生3种光线，用3种光线分别照射光电管，只有1种光线能使光电管发生光电效应，其光电流与电压的关系图像如图甲所示，氢原子的能级图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．激光光子能量为 B．能使光电管发生光电效应的光子能量为 C．光电子最大初动能为 D．最容易发生衍射现象的光是由能级跃迁到能级时产生的 3．电子束由静止通过电场加速后，照射到金属晶格（间距约）发生衍射，如图所示为电子束穿过铝箔后的衍射图样，从而证实了电子的波动性。下列说法正确的是（     ） A．电子的物质波波长与电子的动量成正比 B．加速电压越大，中心亮斑半径越大 C．发生衍射的电子物质波波长比可见光波长更长 D．用动量相等的质子做该实验，也可得到明显的衍射图样 4．当前舰载激光武器LY-1引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向光能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（    ） A．激光通过双缝可以形成干涉条纹 B．激光通过单缝不会发生衍射现象 C．激光平行性好，不发散，是纵波 D．激光在空气和水的界面一定会发生明显的折射 5．下列说法正确的是（     ） A．图1中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮 B．图2为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 C．图3在同一介质中，光的传播速度比光小 D．图4泊松亮斑是光照射到不透明小圆盘时发生干涉产生的 6．我们常用衍射图样来分析事物的形状结构，激光通过小孔得到如图所示的衍射图样，则小孔的形状是（    ） A． B． C． D． 7．2025年9月3日，在北京举办了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会。展示的一款舰载激光武器（如图）引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的舰用定向光能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（　　） A．激光在空气和水的界面一定会发生明显的折射 B．激光通过双缝可以形成干涉条纹 C．激光通过单缝不会发生衍射现象 D．激光是纵波，不能发生偏振现象 8．如图，将偏振片和太阳镜的镜片平行共轴放置，让太阳光平行中心轴线照射偏振片，当绕中心轴旋转偏振片时观察到亮度发生明显变化。此现象说明（　　） A．光具有粒子性 B．该太阳镜镜片为偏振片 C．光是机械波 D．光通过偏振片前后频率发生变化 9．（多选）以下四幅图片：图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a，b射向水面A点，经折射后组成一束复色光，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将明暗交替变化。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗 B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙中，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射 D．图丁中，这种现象表明光是纵波 10．（多选）光学知识在生活中有着广泛的应用，光学技术可以提高人们的生活质量和社会效率。关于下列四幅图所展示的光学现象，说法正确的是（　　） A．图甲为单缝衍射示意图，增大入射光的频率，中央亮条纹的宽度变大 B．图乙是利用光的干涉检查平整度，图中条纹弯曲说明被检测的平面是凹陷的 C．图丙中缓慢转动偏振片时，光屏上的光亮度发生变化，表明光是横波 D．用单色光照射图丁装置，产生的一系列单色圆环内疏外密 11．如图所示，一束复色光从空气射入到玻璃三棱镜，出射光分成a、b两束单色光，则______（选填“a”或“b”）光在玻璃中折射率更大；在真空中a光传播速度______（选填“大于”、“等于”或“小于”）b光的传播速度；将a，b两束光分别经过相同的单缝衍射装置，______（选填“a”或“b”）光产生的中央亮条纹更宽。 12．利用图示装置中的激光照射细铜丝，在抽丝过程中对铜丝的粗细实施自动控制。这一技术利用了光的______现象，如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变______（选填“粗”或“细”）。 13．如图光学实验，中间为某同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上光强分布图像，则该同学所做的实验是光的__________（选填“干涉”或“衍射”）实验；光屏上中央亮条纹的光强分布特点是____________________________。 14．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，将刀片在涂有墨汁的玻璃片上划过便可得到单缝、不同间距双缝的缝屏，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。 （1）某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是___________（选填“单缝”或“双缝”）； （2）由该图像两条曲线的特征可知___________。 A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小 B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小 C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光 D．分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能 15．细丝和单缝有相似的衍射图样．在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示．已知细丝Ⅰ的直径为，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为______图1中的______填“a”或“b”是细丝Ⅱ的衍射图样． 重难·创新演练 16．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偏振现象 B．光屏上形成的条纹是等间距的 C．若将激光由红光换为蓝光，光屏上的条纹间距将变大 D．若发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变细了 17．以下四幅图片中：图甲是自行车的尾灯，图乙是双缝干涉示意图，图丙是激光切割金属，图丁是圆盘影子中心的亮斑．下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，自行车尾灯利用了光的全反射 B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙中，激光切割金属利用了激光相干性好的特点 D．图丁中，圆盘影子中心的亮斑属于光的干涉现象 18．关于光学现象，下列说法中正确的是（     ） A．图甲装置从上往下观察到的圆环状条纹，从中心向外越来越稀疏 B．图乙中P、Q是偏振片，Q旋转时光屏上的亮度发生变化表明光是纵波 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板的距离l，两相邻亮条纹中心间距离Δx将增大 D．图丁是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，下图对应光的波长较短 19．“雨色映日而为虹……背日喷乎水，成虹霓之状。”霓的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中甲、乙是两种不同频率的单色光，水珠为球形，则（     ） A．甲、乙两光经过水珠的两次反射均是全反射 B．水珠对甲光的折射率小于水珠对乙光的折射率 C．甲、乙两光分别照射同一狭缝，乙光通过狭缝时的衍射现象更明显 D．从水中射入空气时，乙光发生全反射的临界角小于甲光发生全反射的临界角 20．如图所示是研究光的双缝干涉示意图，光屏上的O点到两狭缝和的距离相等，一束平行的单色光垂直射向两狭缝，O点为中央亮条纹，P点处也为亮条纹，且在OP之间还有两条亮条纹未画出。已知，两狭缝和间距为，该单色光的频率为，光在真空中的速度为。下列说法正确的是（     ） A．若将狭缝用遮光片挡住，光屏上仍会产生明暗相间的条纹 B．P点到两狭缝的距离之差为 C．光屏到两狭缝的距离为 D．当入射光的频率时，P处为亮条纹 21．极紫外线（EUV）光刻机是芯片制造中的关键设备，采用波长为10～14纳米的极紫外光作为光源，通过高功率CO₂激光轰击液态锡微滴产生等离子体，释放10～14nm特征谱线，主要用于14纳米及以下先进芯片的生产。某款光刻机光源的原子能级图如图所示，可提供能量为56.9eV的极紫外线。对于该极紫外线，下列说法正确的是（　　） A．一定是处在n=1能级上的原子向n=2能级跃迁时产生的 B．一定是处在n=5能级上的原子向n=4能级跃迁时产生的 C．极紫外线的频率比紫色光的频率小 D．遇到同一障碍物时极紫外线比紫色光更容易发生衍射现象 22．用绿色激光分别照射两个单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。下列说法正确的是（     ） A．该现象说明光具有粒子性 B．甲图对应的缝宽大于乙图对应的缝宽 C．若仅减小缝宽则甲、乙两图的中央亮纹均更窄 D．若仅减小激光频率则甲、乙两图的中央亮纹均更宽 23．（多选）细铜丝因其良好的导电性、柔韧性和易加工性，在多个领域有广泛应用，细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，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．这个操作利用了光的偏振现象 B．这一技术利用了光的衍射现象 C．如果发现光屏上的条纹变窄，表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的是中央亮且宽的不等间距条纹 24．（多选）如图所示是物理课本中的四幅插图，下列说法正确的是（　　） A．图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，若换成动能相同的质子进行实验，衍射现象更明显 B．图乙是光的偏振现象实验装置，若偏振片固定不动，缓慢转动偏振片时光屏上的光亮度将发生变化 C．图丙是电磁振荡实验电路，图中时刻电容器的电场能最大，此后的四分之一周期内线圈中的磁场方向向上 D．图丁是光线在截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜中发生全反射的光路图，由图分析可知该玻璃的折射率小于 25．（多选）下列说法正确的是（    ） A．雷达是利用无线电波中的微波进行定位 B．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中 C．卢瑟福的核式结构模型可以解释氢原子光谱不连续现象 D．透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，转动偏振片时可观察到明暗变化 26．（多选）关于下列四幅图所示的光现象说法正确的是（　　） A．图甲是光的双缝干涉原理图，若只减小挡扳上狭缝S1、S2间的距离d，则屏上两相邻亮条纹的中心间距将减小 B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 C．图丙中肥皂膜看起来是彩色的是因为光的衍射 D．图丁表示一定波长的光照射到不透明的圆盘上，会在后方影子中心的适当距离处出现一个亮斑是光的衍射现象 27．利用光的偏振现象可以提高AR眼镜的图像质量，偏振现象说明光是一种___________（填“横波”或“纵波”）。如图所示，自然光经过两个偏振片呈现在光屏上；若检偏器绕圆心匀速转动，周期为，则光屏上出现两次光强最强的时间间隔至少为___________。 28．偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源 S，偏振片 A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间， 则O处光强_________（选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）。若保持A不动，将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大；若保持B不动，将A朝_________（选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大。 29．（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是_____现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是_____现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是_____现象； （2）要使光产生明显的衍射，条件是_____； （3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是_____； （4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明_____。 30．某实验小组使用如图所示的装置测量某颜色激光的波长λ。 (1)实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，并保证单缝和双缝______（选填“平行”或者“垂直”）； (2)某次实验，读出第1、5两亮条纹中心间的距离为9.24 mm，已知双缝中心的距离d＝0.20 mm，双缝到光屏间的距离L＝700 mm，则波长λ＝______nm（结果保留三位有效数字）； (3)若实验过程中，不小心用不透明物体遮住了双缝的一条狭缝，则在光屏上出现______（选填“亮度较弱的干涉条纹”、“衍射条纹”或“全屏入射光”）。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $