资源简介

5.光的衍射 6.光的偏振　激光
课标要求 素养目标
1.观察光的衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。 2.知道光是横波。 3.通过实验，了解激光的特性。 4.能举例说明激光技术在生产生活中的应用 1.知道光的衍射现象，知道光的偏振现象，知道光是横波。了解激光的特点。（物理观念） 2.理解产生明显衍射现象的条件及衍射条纹的特点，知道自然光和偏振光的区别及偏振现象的有关应用理解激光的特点和应用。（科学思维） 3.通过实验观察光的衍射和偏振现象。（科学探究）
　　
知识点一　光的衍射
1.光的衍射现象：光通过很小的狭缝（或圆孔）时，光没有沿　　　　传播，它绕过了狭缝（或圆孔）的边缘，传播到　　　　的地方的现象。
2.明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸足够　　　　。
3.衍射图样：衍射时产生的　　　　　　　　。
4.单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现　　　　相间的条纹，中央为　　　　条纹，中央条纹最宽、最亮，其余条纹变窄、变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现　　　　条纹，中央为白条纹。
5.圆孔衍射：光通过小孔时（孔很小）在屏幕上会出现　　　　相间的圆环。
6.衍射光栅
（1）定义：由许多　　　　的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
（2）分类：①透射光栅；②反射光栅。
知识点二　光的偏振
1.偏振
（1）不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”。
（2）横波的振动方向称为“偏振方向”。
（3）偏振现象是横波的特有现象，纵波没有“偏振现象”。
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，沿这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个偏振方向叫作透振方向。
（2）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿　　　　　　　　的光，而且沿各个方向振动的光波的　　　　都相同。
（3）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光叫作偏振光。
3.偏振现象的应用
摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向　　　　，减弱了反射光进入镜头。
知识点三　激光
1.激光：激光是原子受激辐射产生的光，发出的光的频率　　　　、相位差　　　　、振动方向一致。
2.激光的特点
（1）高度的相干性：激光是人工产生的相干光，其单色性好、　　　　好。激光的频率单一、颜色特别纯。用激光做衍射、干涉实验，效果很好。
（2）平行度好：从激光器发出的激光具有极好的　　　　性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围。
（3）亮度高：激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的　　　　。
【情景思辨】
　图甲为透过两支铅笔并在一起的狭缝观看日光灯所看到的彩色条纹；图乙为观众必须戴上特制的“3D”眼镜才会看到的立体电影中的精彩镜头；图丙为城市高楼上安装的激光灯点缀夜景。针对上述现象，判断下列说法正误。
（1）透过两支铅笔并在一起的狭缝观看日光灯所看到的彩色条纹是光的干涉现象。（　　）
（2）衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。（　　）
（3）自然光通过偏振片可以获得偏振光。（　　）
（4）城市高楼上安装的激光灯点缀夜景利用了激光的方向性好、亮度高的特点。（　　）
要点一　光的衍射现象
【探究】
如图甲所示，在一块不透光板的中间开一个直径大小可调的圆孔，用点光源照射圆孔，圆孔的直径由较大逐渐变小时，在屏上会出现的明亮圆形光斑逐渐变小（如图乙、丙所示），直至在屏上会出现明暗相间的条纹（如图丁所示）。请思考：
（1）图乙、丙中的情景是什么现象造成的？
（2）图丁中的情景是什么现象造成的？
【归纳】
1.光的衍射与光的直线传播的关系
（1）光的直线传播只是一个近似的规律，当障碍物或狭缝的尺寸很大时，衍射现象不明显，光可以看成沿直线传播。
（2）在障碍物或狭缝的尺寸足够小时，光会发生明显的衍射现象。
2.三种衍射图样的比较
分类 图样 特点
单缝 衍射 （1）单色光：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；中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。 ②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，入射光的波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 （2）白光：中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹最宽、最亮
圆孔 衍射 （1）单色光：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。 （2）白光：中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。波长越大，中央圆形亮斑的直径越大
圆盘 衍射 （1）中央是亮斑。 （2）形成泊松亮斑时，圆盘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
【典例1】　（多选）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，下列判断正确的是（　　）
A.图甲是红光的双缝干涉图样
B.图乙是紫光的双缝干涉图样
C.图丙是紫光的单缝衍射图样
D.图丁是红光的单缝衍射图样
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
方法技巧
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
（1）根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。
（2）根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗。
【典例2】　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（a）、（b）所示的衍射图样，据此可以判断出（　　）
A.图（a）、（b）都是光线射到圆孔后的衍射图样，图（a）中孔的直径较大
B.图（a）、（b）都是光线射到圆板后的衍射图样，图（b）中板的直径较大
C.图（a）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（b）是光线射到圆板后的衍射图样
D.图（b）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（a）是光线射到圆板后的衍射图样
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1.（多选）关于下列图片或示意图的判断，准确正确的是（　　）
A.图甲是小孔衍射的图样，图乙为泊松亮斑
B.图甲为泊松亮斑，图乙是小孔衍射的图样
C.图丙是双缝干涉图样，图丁是单缝衍射图样
D.图丙是单缝衍射图样，图丁是双缝干涉图样
2.（多选）下列现象中由光的衍射产生的是（　　）
A.泊松亮斑
B.阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑
C.阳光经凸透镜后形成的亮斑
D.平行光照在一个障碍物上，影的轮廓模糊不清
要点二　光的偏振现象及其应用
【探究】
如图所示，一束自然光通过起偏器（起偏器上用箭头表示其透振方向）照射到光屏上。
请思考：上面各图中光屏亮暗情况怎样？
【归纳】
1.光的偏振现象表明光是一种横波。
2.偏振片和透振方向：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，只有沿着这个特定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”。
3.自然光与偏振光的比较
自然光 偏振光
不同点 光的 来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光
光的 振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向（与起偏器透振方向一致）
相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直
【典例3】　用如图所示的装置研究偏振现象，P1、P2是两块完全相同的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两块偏振片的中心共线，且偏振片与AB连线垂直，两偏振片可绕AB连线转动，下列说法正确的是（　　）
A.固定P1，转动P2，则A、B处光强均发生变化
B.固定P2，转动P1，则A、B处光强均不发生变化
C.同时转动P1和P2，A处光强不变，B处光强可能变化
D.同时转动P1和P2，A、B处光强均发生变化
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1.（多选）关于光的偏振，下列说法正确的是（　　）
A.自然光通过偏振片后，就得到了偏振光 B.拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C.所有的波都具有偏振现象 D.立体电影是应用光的偏振的一个实例
2.夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也
采用偏振玻璃，其透振方向正好与对面灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施可行的是（　　）
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是竖直的
C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
要点三　激光的特点及应用
【探究】
据了解，我国在激光武器研发领域已经有五大核心技术领先于世界各国。我国的“死光A”重型激光武器系统，综合作战能力强，可以充分适用于陆战、海战和空战之中。
请思考：激光武器利用了激光的哪些特性？
【归纳】
激光的特点及应用
特点 性质 应用
相干性 激光具有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
平行度 激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度 进行精确的测距；读取光盘上记录的信息等
亮度高 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；激发核反应等
【典例4】　（多选）关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　）
A.光纤通信是应用激光相干性好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递
B.计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的
C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
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1.对于激光的认识，以下说法中正确的是（　　）
A.普通光源发出的光都是激光
B.激光是自然界中普遍存在的一种光
C.激光是一种人工产生的相干光
D.激光一定比普通光的强度大
2.（多选）最近几年，激光因其多种独特属性被广泛应用到工业、医疗、商业、科研、信息和军事等领域中。关于激光，下列说法正确的是（　　）
A.激光平行度好，可以用来测量月球到地球的距离
B.激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C.激光是人工制造的，是原子受激辐射的光，不是偏振光
D.激光全息照相是利用光的干涉记录物体三维图像的信息
1.（多选）下列关于各图中情景的说法正确的是（　　）
A.图甲中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的衍射现象
B.图乙中，激光切割主要利用了激光的亮度高的特性
C.图丙中，DNA双螺旋结构的发现利用了干涉现象
D.图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振现象
2.在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可以看到（　　）
A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹
C.彩色的直条纹 D.彩色弧形条纹
3.如图所示是用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的三种图像。当游标卡尺两测量爪间的狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时，所得到的图像的顺序是（　　）
A.abc B.cba C.bac D.cab
4.（多选）如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，则（　　）
A.图中a光为偏振光
B.图中b光为偏振光
C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
5.激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（　　）
①单色性好 ②平行度好
③高能量 ④相干性好
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
6.（多选）下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，正确的是（　　）
A.3D电影是利用了光的偏振现象
B.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象
C.日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰
D.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
5.光的衍射6.光的偏振　激光
【基础知识·准落实】
知识点一
1.直线　相当宽　2.小　3.明暗相间条纹　4.明暗　亮
彩色　5.明暗　6.（1）等宽
知识点二
2.（2）一切方向振动　强度　3.垂直
知识点三
1.（1）相同　恒定　2.（1）相干性　（2）平行　（3）能量
情景思辨
（1）×　（2）×　（3）√　（4）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】　提示：（1）图乙、丙中的情景是光的直线传播现象。
（2）图丁中的情景是光的衍射现象。
【典例1】　AD　单色光的双缝干涉的图样是明暗相间、等间距的条纹，根据条纹间距Δx＝λ可知波长λ越大，Δx越大。因此，图甲是红光的双缝干涉图样，图丙是紫光的双缝干涉图样，故A正确，C错误；单色光的单缝衍射条纹中间明亮且宽度大，越向两侧宽度越小越暗，且波长越大，中央亮条纹就越宽，故图乙是紫光单缝衍射图样，图丁是红光单缝衍射图样，故B错误，D正确。
【典例2】　C　用激光束照射圆孔和不透明圆板后，圆孔形成明暗相间的、不等亮、不等间距的圆环，不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑，则知图（a）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（b）是光线射到圆板后的衍射图样，故C正确，A、B、D错误。
素养训练
1.AC　泊松亮斑是光通过小圆盘产生的衍射现象，形成的衍射图样中心有一个亮斑，而小孔衍射的图样中间有大且亮的亮斑，选项A正确，B错误。图丙是双缝干涉的图样，图样中的条纹间距相等；图丁是单缝衍射图样，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，选项C正确，D错误。
2.AD　选项A、D中的现象是由光的衍射产生的。选项B中的现象是由小孔成像产生的。选项C中的亮斑是由于光的折射作用而形成的。故A、D正确，B、C错误。
要点二
知识精研
【探究】　提示：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向垂直时不能够通过：
（1）图甲、乙、丁中光屏是亮的；
（2）图丙中光屏是暗的。
【典例3】　C　自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同，故无论是否转动P1，A处光强不变，故A、D错误；若转动P1，固定P2，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强发生变化，B错误；同时转动P1和P2，A处光强不变，当两偏振片的转速相同时，B处光强不变，当两偏振片转速不同时，B处光强变化，故B处光强可能变化，C正确。
素养训练
1.ABD　自然光通过偏振片后，得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A正确；拍摄水面下的景物时，为防止反射光的干扰，所以在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故B正确；只有横波才能发生偏振现象，故C错误；立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故D正确。
2.D　若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光经物体反射后将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误；若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透进本车车窗内，却可以透进对面车的车窗内，C错误；若前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，则车灯发出的光经物体反射后可以透进本车车窗内，且不可以透进对面车的车窗内，D正确。
要点三
知识精研
【探究】　提示：激光武器利用了激光的平行度好、亮度（能量）高等特性。
【典例4】　ABC　光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，故A正确；计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，故B正确；医疗中用激光作“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，故C正确；激光测距利用的是激光的平行度好的特点，故D错误。
素养训练
1.C　激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干光，与普通光源发出的光不同，故C正确，A、B错误；激光的强度不一定比普通光大，故D错误。
2.AD　激光平行度好，易直线传播，故可以用来测量月球到地球的距离，A正确；激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，B错误；激光是人造光，也是偏振光，C错误；激光全息照相是利用光的干涉记录物体三维图像的信息，D正确。
【教学效果·勤检测】
1.BD　太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上下表面反射回来的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，故A错误；激光切割是利用了激光的亮度高的特性，故B正确；DNA双螺旋结构的发现利用了光的衍射现象，故C错误；戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的偏振现象，故D正确。
2.C　通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），白炽灯发出的是复色光，可以看到间距不同的、彩色的衍射条纹，条纹与狭缝平行，为彩色的直条纹，故C正确，A、B、D错误。
3.A　用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的是光的衍射现象，狭缝越小，衍射现象越明显，故选A。
4.BD　自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的分布是均匀的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，它通过偏振片A后，即变为偏振光，故A错误，B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮；以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故C错误，D正确。
5.B　由于激光站与火箭相距较远，必须要求激光具有很好的平行度，同时利用激光的高能量特点，故选B。
6.ACD　3D电影是利用了光的偏振现象，A正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，B错误；日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰，C正确；激光全息照相是利用了激光相干性好的特性，D正确。
8 / 85.光的衍射 6.光的偏振　激光
题组一　光的衍射现象
1.下列光现象中，光学原理与其他各项不同的是（　　）
2.利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（　　）
A.甲对应单缝，乙对应双缝
B.甲对应双缝，乙对应单缝
C.都是单缝，甲对应的缝宽较大
D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大
3.（多选）如图所示，（a）、（b）、（c）、（d）四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是（　　）
A.（a）、（b）是光的干涉图样
B.（c）、（d）是光的衍射图样
C.形成（a）图样的光的波长比形成（b）图样光的波长短
D.形成（c）图样的光的波长比形成（d）图样光的波长长
题组二　光的偏振现象及其应用
4.下列关于偏振光的说法中正确的是（　　）
A.自然光就是偏振光
B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光
D.单色光就是偏振光
题组三　激光的特点及应用
5.（多选）当以入射光线的方向为轴转动偏振片时，通过偏振片观察电灯、烛焰、月球、反光的黑板，看到现象有何不同（　　）
A.观察电灯和烛焰时，透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
B.观察电灯和烛焰时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
C.观察月球和反光的黑板时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
D.观察月球和反光的黑板时，透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
6.（多选）纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复。在该技术中，人们主要利用了激光的（　　）
A.单色性 B.方向性
C.高亮度 D.杀菌作用
7.如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所戴的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是（　　）
8.（多选）如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.图甲中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波
B.图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到双缝间的距离l，两相邻亮条纹间距离将减小
C.图乙中用白光进行实验，中央亮条纹是彩色的，两侧条纹也是彩色的
D.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
9.（多选）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝的规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是（　　）
A.这里应用的是光的衍射现象
B.这里应用的是光的干涉现象
C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
10.一种利用光纤温度传感器测量温度的装置如图所示，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理。正确的说法是（　　）
A.到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B.到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
C.到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
D.到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
11.（多选）旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是（　　）
A.到达O处光的强度会明显减弱
B.到达O处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于θ
D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于θ
12.（多选）（2023·湖北武汉市高二期中）某同学利用如图甲所示玻璃制成的实心“水晶球”模拟彩虹的形成，该同学让一细束复色光从P点射入水晶球，最后分成a、b两束单色光从水晶球射出，光路图如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A.彩虹的形成是光的干涉现象
B.遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显的衍射现象
C.在“水晶球”中，a光的传播速度比b光的小
D.a光的频率比b光的频率高
5.光的衍射6.光的偏振　激光
1.A　A图是由于光的干涉形成的，B、C、D图是由于光的衍射形成的。故选A。
2.A　单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，选项A正确。
3.ABD　干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以（a）、（b）是光的干涉图样，（c）、（d）是光的衍射图样，故A、B正确；（a）图样条纹间距比图（b）样条纹间距大，根据Δx＝，可知形成（a）图样的光的波长比形成（b）图样光的波长长，故C错误；（c）图样的中央条纹比（d）图样的中央条纹宽，即前者衍射现象更明显，所以形成（c）图样的光的波长比形成（d）图样光的波长长，故D正确。
4.C　自然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；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光，所以选项C正确。
5.BD　通过偏振片去观察电灯、烛焰时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化，因为电灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了，但光的强弱没有改变；月球和黑板反射的光是偏振光，它通过偏振片透射过来的光线和强弱都会随偏振片的旋转发生变化，故B、D正确，A、C错误。
6.ABC　激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀，另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”，故A、B、C正确。
7.C　立体电影是利用光的偏振现象实现的。两台放映机同时放映从不同角度同时拍摄的场景，并且放映机采用正好垂直的偏振光进行放映，观众所戴的眼镜左、右镜片的透振方向也相互垂直，只有透振方向与偏振方向平行的镜片才能透过该束偏振光，所以两只镜片分别只能透过来自两部放映机中某一部的偏振光，而观众则能同时能获得两束带有不同信息的光线，在脑海中便能复合成立体感很强的场景，故C正确。
8.ABD　图甲是光的偏振现象，此现象表明光波是横波，故A正确；图乙是双缝干涉示意图，根据Δx＝λ，若只减小屏到双缝间的距离l，两相邻亮条纹间距离将减小，故B正确；图乙中用白光进行实验，中央条纹各种频率的光都是加强的，复合后的中央亮条纹是白色的，故C错误；利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射，故D正确。
9.AD　当障碍物的尺寸足够小时，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，则纤维丝变细，故A、D正确，B、C错误。
10.B　根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方向变化越大，起偏器和检偏器的透振方向是相同的，光从光纤中通过时振动方向变化越大，透过检偏器后光强度就会越小，所以光接收器接收的光强度也就会越小，表示温度变化越大。因此选项B正确。
11.ACD　偏振片只能让沿特定方向振动的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透振方向应相同，当放入样品时，由于样品的“旋光角”是θ，光线经过样品后偏振方向不再与B的透振方向平行，故到达O处光的强度会明显减弱，A正确，B错误。偏振片B转过的角度等于θ，并与偏振光偏振的方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，同理，偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于θ，C、D正确。
12.CD　彩虹的形成是光的折射现象，故A错误；在P点，a、b两束单色光的入射角相同，a光的偏折程度大，折射角小，由折射定律n＝可知，“水晶球”对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，则b光的波长比a光的长，遇到同样的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射，故B错误，D正确；由v＝可知，“水晶球”中，a光的传播速度比b光的小，故C正确。
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5.光的衍射 6.光的偏振　激光
课标要求 素养目标
1.观察光的衍射和偏振现
象，了解这些现象产生的
条件，知道其在生产生活
中的应用。 2.知道光是横波。 3.通过实验，了解激光的
特性。 4.能举例说明激光技术在
生产生活中的应用 1.知道光的衍射现象，知道光的偏振现
象，知道光是横波。了解激光的特点。
（物理观念）
2.理解产生明显衍射现象的条件及衍射条
纹的特点，知道自然光和偏振光的区别及
偏振现象的有关应用理解激光的特点和应
用。（科学思维）
3.通过实验观察光的衍射和偏振现象。
（科学探究）
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　光的衍射
1. 光的衍射现象：光通过很小的狭缝（或圆孔）时，光没有沿
传播，它绕过了狭缝（或圆孔）的边缘，传播到 的
地方的现象。
2. 明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸足够 。
3. 衍射图样：衍射时产生的 。
直
线　
相当宽　
小　
明暗相间条纹　
4. 单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现 相间的条
纹，中央为 条纹，中央条纹最宽、最亮，其余条纹变窄、变
暗；白光通过狭缝时，在屏上出现 条纹，中央为白条纹。
5. 圆孔衍射：光通过小孔时（孔很小）在屏幕上会出现 相间
的圆环。
6. 衍射光栅
（1）定义：由许多 的狭缝等距离地排列起来形成的光学
元件。
（2）分类：①透射光栅；②反射光栅。
明暗　
亮　
彩色　
明暗　
等宽　
知识点二　光的偏振
1. 偏振
（1）不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同
的。这个现象称为“偏振现象”。
（2）横波的振动方向称为“偏振方向”。
（3）偏振现象是横波的特有现象，纵波没有“偏振现象”。
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，沿这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个偏振方
向叫作透振方向。
（2）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂
直于传播方向上沿 的光，而且沿各个方向
振动的光波的 都相同。
（3）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向
的平面上，沿着某个特定方向振动的光叫作偏振光。
一切方向振动　
强度　
3. 偏振现象的应用
摄影中应用偏振光：为了消除反射光的影响，在镜头前安装一片偏
振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向 ，减弱了
反射光进入镜头。
垂直　
知识点三　激光
1. 激光：激光是原子受激辐射产生的光，发出的光的频率 、
相位差 、振动方向一致。
2. 激光的特点
相同　
恒定　
（1）高度的相干性：激光是人工产生的相干光，其单色性
好、 好。激光的频率单一、颜色特别纯。用激光
做衍射、干涉实验，效果很好。
相干性　
（2）平行度好：从激光器发出的激光具有极好的 性，几
乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后，
激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十
米范围。
（3）亮度高：激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大
的 。
平行　
能量　
【情景思辨】
　图甲为透过两支铅笔并在一起的狭缝观看日光灯所看到的彩色条
纹；图乙为观众必须戴上特制的“3D”眼镜才会看到的立体电影中的
精彩镜头；图丙为城市高楼上安装的激光灯点缀夜景。针对上述现
象，判断下列说法正误。
（1）透过两支铅笔并在一起的狭缝观看日光灯所看到的彩色条纹是
光的干涉现象。 （　×　）
（2）衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。
（　×　）
（3）自然光通过偏振片可以获得偏振光。 （　√　）
（4）城市高楼上安装的激光灯点缀夜景利用了激光的方向性好、亮
度高的特点。 （　√　）
×
×
√
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　光的衍射现象
【探究】
如图甲所示，在一块不透光板的中间开一个直径大小可调的圆孔，用
点光源照射圆孔，圆孔的直径由较大逐渐变小时，在屏上会出现的明
亮圆形光斑逐渐变小（如图乙、丙所示），直至在屏上会出现明暗相
间的条纹（如图丁所示）。请思考：
（1）图乙、丙中的情景是什么现象造成的？
提示：（1）图乙、丙中的情景是光的直线传播现象。
（2）图丁中的情景是什么现象造成的？
提示：（2）图丁中的情景是光的衍射现象。
【归纳】
1. 光的衍射与光的直线传播的关系
（1）光的直线传播只是一个近似的规律，当障碍物或狭缝的尺寸
很大时，衍射现象不明显，光可以看成沿直线传播。
（2）在障碍物或狭缝的尺寸足够小时，光会发生明显的衍射现象。
2. 三种衍射图样的比较
分类 图样 特点
单
缝 衍
射 （1）单色光：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；中央条
纹最宽，两边条纹宽度变窄。
②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，入射光的波长越大，单缝越
窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。
（2）白光：中央亮条纹是白色的，两边是彩色条
纹，中央亮条纹最宽、最亮
分类 图样 特点
圆孔 衍射 （1）单色光：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。
（2）白光：中央是大且亮的白色光斑，周
围是彩色同心圆环。波长越大，中央圆形亮
斑的直径越大
分类 图样 特点
圆盘 衍射 （1）中央是亮斑。
（2）形成泊松亮斑时，圆盘阴影的
边缘是模糊的，在阴影外还有不等间
距的明暗相间的圆环
【典例1】　（多选）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，下列判断正确的是（　　）
A. 图甲是红光的双缝干涉图样
B. 图乙是紫光的双缝干涉图样
C. 图丙是紫光的单缝衍射图样
D. 图丁是红光的单缝衍射图样
解析：单色光的双缝干涉的图样是明暗相间、等间距的条纹，根据条
纹间距Δx＝λ可知波长λ越大，Δx越大。因此，图甲是红光的双缝干
涉图样，图丙是紫光的双缝干涉图样，故A正确，C错误；单色光的
单缝衍射条纹中间明亮且宽度大，越向两侧宽度越小越暗，且波长越
大，中央亮条纹就越宽，故图乙是紫光单缝衍射图样，图丁是红光单
缝衍射图样，故B错误，D正确。
方法技巧
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
（1）根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距
离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的
亮条纹逐渐变窄。
（2）根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮
度变化很小；而单缝衍射条纹的中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐
渐变暗。
【典例2】　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（a）、（b）所示的衍射图样，据此可以判断出（　　）
A. 图（a）、（b）都是光线射到圆孔后的衍射图样，图（a）中孔的
直径较大
B. 图（a）、（b）都是光线射到圆板后的衍射图样，图（b）中板的
直径较大
C. 图（a）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（b）是光线射到圆板后
的衍射图样
D. 图（b）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（a）是光线射到圆板后
的衍射图样
解析：用激光束照射圆孔和不透明圆板后，圆孔形成明暗相间的、不
等亮、不等间距的圆环，不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑，则知
图（a）是光线射到圆孔后的衍射图样，图（b）是光线射到圆板后的
衍射图样，故C正确，A、B、D错误。
1. （多选）关于下列图片或示意图的判断，准确正确的是（　　）
A. 图甲是小孔衍射的图样，图乙为泊松亮斑
B. 图甲为泊松亮斑，图乙是小孔衍射的图样
C. 图丙是双缝干涉图样，图丁是单缝衍射图样
D. 图丙是单缝衍射图样，图丁是双缝干涉图样
解析：　泊松亮斑是光通过小圆盘产生的衍射现象，形成的衍
射图样中心有一个亮斑，而小孔衍射的图样中间有大且亮的亮斑，
选项A正确，B错误。图丙是双缝干涉的图样，图样中的条纹间距
相等；图丁是单缝衍射图样，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等
的，中间最宽、最亮，选项C正确，D错误。
2. （多选）下列现象中由光的衍射产生的是（　　）
A. 泊松亮斑
B. 阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑
C. 阳光经凸透镜后形成的亮斑
D. 平行光照在一个障碍物上，影的轮廓模糊不清
解析： 　选项A、D中的现象是由光的衍射产生的。选项B中的
现象是由小孔成像产生的。选项C中的亮斑是由于光的折射作用而
形成的。故A、D正确，B、C错误。
要点二　光的偏振现象及其应用
【探究】
如图所示，一束自然光通过起偏器（起偏器上用箭头表示其透振方
向）照射到光屏上。
请思考：上面各图中光屏亮暗情况怎样？
提示：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏
器的透振方向垂直时不能够通过：
（1）图甲、乙、丁中光屏是亮的；
（2）图丙中光屏是暗的。
【归纳】
1. 光的偏振现象表明光是一种横波。
2. 偏振片和透振方向：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，只有沿着这个特定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”。
自然光 偏振光
不
同
点 光的 来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光或
由某种介质反射或折射的光
光的 振动 方向 在垂直于光的传播方向的平
面内，光振动沿所有方向，
且沿各个方向振动的光波的
强度都相同 在垂直于光的传播方向的平
面内，光振动沿某个特定方
向（与起偏器透振方向一
致）
相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直 3. 自然光与偏振光的比较
【典例3】　用如图所示的装置研究偏振现象，P1、P2是两块完全相同
的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两
块偏振片的中心共线，且偏振片与AB连线
垂直，两偏振片可绕AB连 线转动，下列说
法正确的是（　　）
A. 固定P1，转动P2，则A、B处光强均发生变化
B. 固定P2，转动P1，则A、B处光强均不发生变化
C. 同时转动P1和P2，A处光强不变，B处光强可能变化
D. 同时转动P1和P2，A、B处光强均发生变化
解析：自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同，故无论是否转动
P1，A处光强不变，故A、D错误；若转动P1，固定P2，当两偏振片的
狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光
强发生变化，B错误；同时转动P1和P2，A处光强不变，当两偏振片的
转速相同时，B处光强不变，当两偏振片转速不同时，B处光强变化，
故B处光强可能变化，C正确。
1. （多选）关于光的偏振，下列说法正确的是（　　）
A. 自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B. 拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C. 所有的波都具有偏振现象
D. 立体电影是应用光的偏振的一个实例
解析： 　自然光通过偏振片后，得到在某一方向振动的光，这
就是偏振光，故A正确；拍摄水面下的景物时，为防止反射光的干
扰，所以在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，
故B正确；只有横波才能发生偏振现象，故C错误；立体电影的制
作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每
个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对
应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图
像，故D正确。
2. 夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，
严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出
的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方
向正好与对面灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的
光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要
求设置，如下措施可行的是（　　）
A. 前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B. 前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是竖直的
C. 前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向
左上45°
D. 前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
解析：　若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水
平，从车灯发出的光经物体反射后将不能透过前窗玻璃，司机面前
将是一片漆黑，A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖
直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误；若前窗玻璃
透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则
车灯发出的光经物体反射后无法透进本车车窗内，却可以透进对面
车的车窗内，C错误；若前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向
右上45°，则车灯发出的光经物体反射后可以透进本车车窗内，且
不可以透进对面车的车窗内，D正确。
要点三　激光的特点及应用
【探究】
据了解，我国在激光武器研发领域已经有五大核心技术领先于世界各
国。我国的“死光A”重型激光武器系统，综合作战能力强，可以充
分适用于陆战、海战和空战之中。
请思考：激光武器利用了激光的哪些特性？
提示：激光武器利用了激光的平行度好、亮度（能量）高等特性。
【归纳】
　激光的特点及应用
特点 性质 应用
相干性 激光具有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信
平行度 激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度 进行精确的测距；读取光盘上记录的信息等
亮度高 它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀”；
激发核反应等
【典例4】　（多选）关于激光的应用，下列说法中正确的是（　　）
A. 光纤通信是应用激光相干性好的特点对信号进行调制，使其在光导
纤维中进行信息传递
B. 计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度
好的特点来进行的
C. 医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D. “激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度
高的特点
解析：光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，故A正确；计算机
内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特
点，故B正确；医疗中用激光作“光刀”和工业上用激光打孔都是利
用了激光的亮度高的特点，故C正确；激光测距利用的是激光的平行
度好的特点，故D错误。
1. 对于激光的认识，以下说法中正确的是（　　）
A. 普通光源发出的光都是激光
B. 激光是自然界中普遍存在的一种光
C. 激光是一种人工产生的相干光
D. 激光一定比普通光的强度大
解析：　激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干
光，与普通光源发出的光不同，故C正确，A、B错误；激光的强度
不一定比普通光大，故D错误。
2. （多选）最近几年，激光因其多种独特属性被广泛应用到工业、医
疗、商业、科研、信息和军事等领域中。关于激光，下列说法正确
的是（　　）
A. 激光平行度好，可以用来测量月球到地球的距离
B. 激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C. 激光是人工制造的，是原子受激辐射的光，不是偏振光
D. 激光全息照相是利用光的干涉记录物体三维图像的信息
解析：　激光平行度好，易直线传播，故可以用来测量月球到
地球的距离，A正确；激光相干性好，只有频率相同的两束激光才
会发生干涉，B错误；激光是人造光，也是偏振光，C错误；激光
全息照相是利用光的干涉记录物体三维图像的信息，D正确。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. （多选）下列关于各图中情景的说法正确的是（　　）
A. 图甲中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的衍射现象
B. 图乙中，激光切割主要利用了激光的亮度高的特性
C. 图丙中，DNA双螺旋结构的发现利用了干涉现象
D. 图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振现象
解析： 　太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上
下表面反射回来的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，故
A错误；激光切割是利用了激光的亮度高的特性，故B正确；DNA
双螺旋结构的发现利用了光的衍射现象，故C错误；戴特制的眼镜
观看立体电影，是利用了光的偏振现象，故D正确。
2. 在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭
缝，观看远处的线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），可
以看到（　　）
A. 黑白相间的直条纹 B. 黑白相间的弧形条纹
C. 彩色的直条纹 D. 彩色弧形条纹
解析： 　通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光
灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝），白炽灯发出
的是复色光，可以看到间距不同的、彩色的衍射条纹，条纹与狭缝
平行，为彩色的直条纹，故C正确，A、B、D错误。
3. 如图所示是用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的三种
图像。当游标卡尺两测量爪间的狭缝宽度从0.8 mm逐渐变小时，所
得到的图像的顺序是（　　）
A. abc B. cba
C. bac D. cab
解析：　用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的是光
的衍射现象，狭缝越小，衍射现象越明显，故选A。
4. （多选）如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在
P处迎着入射光方向看不到光亮，则（　　）
A. 图中a光为偏振光
B. 图中b光为偏振光
C. 以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D. 以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
解析：　自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的分
布是均匀的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的
光。从电灯直接发出的光为自然光，它通过偏振片A后，即变为偏
振光，故A错误，B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，而偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，以SP为轴将B转过180°后，P处仍无光亮；以SP为轴将B转过90°后，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故C错误，D正确。
5. 激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由
地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一
样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨
胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨
大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的
（　　）
①单色性好　②平行度好　③高能量　④相干性好
A. ①② B. ②③
C. ①③ D. ②④
解析：　由于激光站与火箭相距较远，必须要求激光具有很好的
平行度，同时利用激光的高能量特点，故选B。
6. （多选）下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，正确
的是（　　）
A. 3D电影是利用了光的偏振现象
B. 通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象
C. 日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰
D. 激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
解析： 　3D电影是利用了光的偏振现象，A正确；通过手指间
的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，B错
误；日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片
可以使景象更清晰，C正确；激光全息照相是利用了激光相干性好
的特性，D正确。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
题组一　光的衍射现象
1. 下列光现象中，光学原理与其他各项不同的是（　　）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析：　A图是由于光的干涉形成的，B、C、D图是由于光的衍
射形成的。故选A。
2. 利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光
屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说
法正确的是（　　）
A. 甲对应单缝，乙对应双缝
B. 甲对应双缝，乙对应单缝
C. 都是单缝，甲对应的缝宽较大
D. 都是双缝，甲对应的双缝间距较大
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解析：　单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不
等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的
甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的
图样，选项A正确。
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3. （多选）如图所示，（a）、（b）、（c）、（d）四个图是不同的
单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得
出的正确结论是（　　）
A. （a）、（b）是光的干涉图样
B. （c）、（d）是光的衍射图样
C. 形成（a）图样的光的波长比形成（b）图样光的波长短
D. 形成（c）图样的光的波长比形成（d）图样光的波长长
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解析： 　干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最
宽，所以（a）、（b）是光的干涉图样，（c）、（d）是光的衍射
图样，故A、B正确；（a）图样条纹间距比图（b）样条纹间距
大，根据Δx＝，可知形成（a）图样的光的波长比形成（b）图样
光的波长长，故C错误；（c）图样的中央条纹比（d）图样的中央
条纹宽，即前者衍射现象更明显，所以形成（c）图样的光的波长
比形成（d）图样光的波长长，故D正确。
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题组二　光的偏振现象及其应用
4. 下列关于偏振光的说法中正确的是（　　）
A. 自然光就是偏振光
B. 沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
C. 沿着一个特定方向振动的光叫偏振光
D. 单色光就是偏振光
解析： 　自然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；只有沿着特定方向
振动的光才是偏振光，所以选项C正确。
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题组三　激光的特点及应用
5. （多选）当以入射光线的方向为轴转动偏振片时，通过偏振片观察
电灯、烛焰、月球、反光的黑板，看到现象有何不同（　　）
A. 观察电灯和烛焰时，透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
B. 观察电灯和烛焰时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
C. 观察月球和反光的黑板时，透射光的强弱不随偏振片的旋转而变化
D. 观察月球和反光的黑板时，透射光的强弱随偏振片的旋转而变化
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解析： 　通过偏振片去观察电灯、烛焰时，透射光的强弱不随
偏振片的旋转而变化，因为电灯光、烛光都是自然光，沿各个方向
振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射出来的光波的振
动方向虽然改变了，但光的强弱没有改变；月球和黑板反射的光是
偏振光，它通过偏振片透射过来的光线和强弱都会随偏振片的旋转
发生变化，故B、D正确，A、C错误。
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6. （多选）纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中到纳米
范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因
修复。在该技术中，人们主要利用了激光的（　　）
A. 单色性 B. 方向性
C. 高亮度 D. 杀菌作用
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解析： 　激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线，激光束
的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度
集中，从而可将激光束制成激光手术刀，另外，由几何光学可知，
平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性
好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以
下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”，故A、B、C
正确。
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7. 如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所戴的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是（　　）
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解析：　立体电影是利用光的偏振现象实现的。两台放映机同时
放映从不同角度同时拍摄的场景，并且放映机采用正好垂直的偏振
光进行放映，观众所戴的眼镜左、右镜片的透振方向也相互垂直，
只有透振方向与偏振方向平行的镜片才能透过该束偏振光，所以两
只镜片分别只能透过来自两部放映机中某一部的偏振光，而观众则
能同时能获得两束带有不同信息的光线，在脑海中便能复合成立体
感很强的场景，故C正确。
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8. （多选）如图所示，下列说法正确的是（　　）
A. 图甲中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波
B. 图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到双缝间的距离l，两相邻亮条纹间距离将减小
C. 图乙中用白光进行实验，中央亮条纹是彩色的，两侧条纹也是彩色的
D. 利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
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解析： 　图甲是光的偏振现象，此现象表明光波是横波，故A
正确；图乙是双缝干涉示意图，根据Δx＝λ，若只减小屏到双缝间
的距离l，两相邻亮条纹间距离将减小，故B正确；图乙中用白光进
行实验，中央条纹各种频率的光都是加强的，复合后的中央亮条纹
是白色的，故C错误；利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波
长长，容易发生衍射，故D正确。
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9. （多选）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激
光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝的规
律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝
粗细的变化，下列叙述中正确的是（　　）
A. 这里应用的是光的衍射现象
B. 这里应用的是光的干涉现象
C. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
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解析： 　当障碍物的尺寸足够小时，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，则纤维丝变
细，故A、D正确，B、C错误。
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10. 一种利用光纤温度传感器测量温度的装置如图所示，一束偏振光
射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变
化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度
就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的
工作原理。正确的说法是（　　）
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A. 到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就
会越小，表示温度变化越大
B. 到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就
会越小，表示温度变化越大
C. 到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就
会越小，表示温度变化越小
D. 到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就
会越小，表示温度变化越小
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解析：　根据题意知，温度变化越大，光通过光纤时振动方
向变化越大，起偏器和检偏器的透振方向是相同的，光从光纤
中通过时振动方向变化越大，透过检偏器后光强度就会越小，
所以光接收器接收的光强度也就会越小，表示温度变化越大。
因此选项B正确。
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11. （多选）旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。
其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏
振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋
光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比
较，就能确定被测样品的含糖量。如图所示，S是自然光源，A、
B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，
然后将被测样品P置于A、B之间，则下列
说法中正确的是（　　）
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A. 到达O处光的强度会明显减弱
B. 到达O处光的强度不会明显减弱
C. 将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角
度等于θ
D. 将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的
角度等于θ
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解析：偏振片只能让沿特定方向振动的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透振方向应相同，当放入样品时，由于样品的“旋光角”是θ，光线经过样品后偏振方向不再与B的透振方向平行，故到达O处光的强度会明显减弱，A正确，B错误。偏振片B转过的角度等于θ，并与偏振光偏振的方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，同理，偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于θ，C、D正确。
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12. （多选）（2023·湖北武汉市高二期中）某同学利用如图甲所示玻
璃制成的实心“水晶球”模拟彩虹的形成，该同学让一细束复色
光从P点射入水晶球，最后分成a、b两束单色光从水晶球射出，光
路图如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A. 彩虹的形成是光的干涉现象
B. 遇到同样的障碍物，a光比b光更容易
发生明显的衍射现象
C. 在“水晶球”中，a光的传播速度比b光的小
D. a光的频率比b光的频率高
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解析：　彩虹的形成是光的折射现象，故A错误；在P点，a、b
两束单色光的入射角相同，a光的偏折程度大，折射角小，由折射
定律n＝可知，“水晶球”对a光的折射率比b光的大，所以a
光的频率比b光的大，则b光的波长比a光的长，遇到同样的障碍
物，b光比a光更容易发生明显衍射，故B错误，D正确；由v＝可
知，“水晶球”中，a光的传播速度比b光的小，故C正确。
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