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5．光的衍射　6．光的偏振　激光
【素养目标】　1．通过演示实验观察光的衍射现象，知道光的衍射现象及产生明显衍射现象的条件。2．会用衍射知识对生活中的衍射现象进行解释和分析，会区分衍射条纹和干涉条纹。3．初步了解衍射光栅。4．会区分自然光和偏振光，了解光的偏振现象，能运用偏振知识来解释生活中常见的一些光学现象。5.知道激光与自然光的区别，了解激光的特点和应用。
知识点一　光的衍射和衍射光栅
【情境导入】　如图所示，用单色平行光照射一狭缝可调的挡板，在狭缝后面放置一光屏。
(1)从大到小地调节狭缝的宽度，在光屏上观察到情景有什么变化？
(2)这属于什么现象？
提示：(1)当狭缝较宽时，观察到屏上是一条亮的光带，光带的宽度符合光的直线传播规律；当狭缝不断变窄时，观察到屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域。
(2)光的衍射现象。
【基础梳理】
1．光的衍射现象：光通过很小的狭缝(或圆孔)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。
2．单缝衍射
(1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽、最亮，两侧亮条纹逐渐变窄、变暗且具有对称性。
(2)白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹。
3．光发生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟光的波长相当，甚至比光的波长还要小。
4．衍射光栅
(1)结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越高。
(2)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
(3)衍射光栅的种类：透射光栅和反射光栅。
【师生互动】　取三块不透光的板，在每块板的中间各开一个圆孔，图a、b、c中三块板所开的圆孔直径依次减小。用同一点光源依次照射图a、b、c中三块板的圆孔，图a中在屏上出现一个明亮的圆形光斑，图b中屏上会出现明暗相间的条纹；图c中屏上会出现更大范围的明暗相间的条纹。
任务1．图a的情景属于光的什么现象？
任务2．图b、c的情景属于光的什么现象？
任务3．比较图b、c的情景说明了什么？
提示：任务1．光的直线传播现象。
任务2．光的衍射现象。
任务3．孔越小，衍射现象越明显。
【探究归纳】
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。这时就不能说光沿直线传播了。
光的衍射现象的理解
(多选)下来关于光的衍射现象的说法正确的是(　　)
A．只有狭缝或孔的尺寸与光的波长相当，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．光的衍射图样是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D．只有单色光才能产生衍射现象
答案：AB
解析：光的衍射条纹是由于来自不同位置的光，通过狭缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小很多的情况下，光才可以看成是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，任何光都能发生衍射，只是明不明显的区别，在障碍物或孔的尺寸与光的波长相当，甚至比波长还要小的时候，衍射现象才明显。故选AB。
单缝衍射与双缝干涉的比较
(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。图中白色部分代表暗条纹，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
[审题指导]　(1)单色光的双缝干涉的图样是明暗相间、等间距的条纹，而且波长越长，条纹间距越大。
(2)单色光的单缝衍射图样的中央条纹最亮且最宽，越靠外条纹宽度越窄，条纹间距不等；波长越长，中央条纹越宽。
答案：AD
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Δx＝λ，可知波长λ越长，Δx越大，因此，题图甲是红光的双缝干涉图样，题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，越向两侧宽度越小且亮度越暗；波长越长，中央亮条纹就越宽，故题图乙是紫光的单缝衍射图样，题图丁是红光的单缝衍射图样，故B错误，D正确。故选AD。
1．单缝衍射图样的特点
(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，如图所示；
②缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，亮条纹的亮度降低；　　
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，入射光的波长越长，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。
2．单缝衍射与双缝干涉的比较
项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生 条件 狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同、振动方向相同、相位差恒定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
圆孔衍射与圆盘衍射的比较
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、乙所示的衍射图样。据此可以判断出(　　)
A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样
B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样
C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大
D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大
答案：A
解析：圆孔衍射图样是中央为大亮斑，而在圆板衍射图样中，中央为大阴影，只是在大阴影背景下中心处有一个小亮斑，为泊松亮斑。所以，题图甲为圆孔衍射图样，题图乙为圆板衍射图样。故选A。
圆孔衍射与圆盘衍射的比较
1．圆孔衍射(特点及图样)
(1)单色光：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；
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，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。　　
(2)白光：中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环
2．圆盘衍射(特点及图样)
(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。
(3)周围的亮环或暗环的间距随半径增大而减小
注意：对于圆孔，只有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，光屏上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)。　　
知识点二　光的偏振
【情境导入】　立体电影放映时需要通过两台放映机，同步放映两组胶片，观众戴上特制的“3D”眼镜观看，就会产生立体感，使观众有身临其境的体验，若不戴上“3D”眼镜，则看到银幕上的画面就会出现重影而模糊不清。“3D”眼镜应用了什么原理？
提示：应用了光的偏振现象。
【基础梳理】
1．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的现象。
(2)偏振方向：横波的振动方向。
(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，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，偏振方向与这个方向垂直的光不能通过，这个方向叫作“透振方向”。
(2)自然光：太阳以及日光灯、发光二极管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，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
(3)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的光。
3．偏振现象的应用
光的偏振现象有很多应用。例如，拍照时为了消除水面、玻璃表面的反射光的干扰，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垂直，减弱了反射光进入镜头。
【师生互动】　如图所示，取一个偏振片P，让阳光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q。
任务1．以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，会看到什么现象？
任务2．上述过程说明了什么问题？
提示：任务1．在旋转Q时会看到光的亮度发生变化。
任务2．偏振片的作用类似于狭缝，只有振动方向与透振方向一致的光才能通过。当Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q。
【探究归纳】
自然光与偏振光的比较
项目 自然光 偏振光
不 同 点 光的来源 直接从普通光源发出的光 自然光通过偏振片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(与偏振片的透振方向一致)
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
自然光与偏振光的比较
(多选)关于自然光和偏振光，以下说法正确的是(　　)
A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B．偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
答案：BD
解析：自然光沿各个方向振动的光波的强度相同，故A错误；偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光，故B正确；自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后不能还原为自然光，故C错误；太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光，故D正确。故选BD。
针对练．(多选)如图所示，电灯在S处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光为自然光
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
答案：ABD
解析：自然光在垂直于传播方向的平面内沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，只沿着某一特定方向振动。从电灯直接发出的a光为自然光，它通过偏振片A后，即变为偏振光b，故A、B正确。由题意可知，偏振片A、B的透振方向垂直，以SP为轴将B转过180°后，偏振片A、B的透振方向仍垂直，P处仍无光亮；以SP为轴将B转过90°后，偏振片A、B的透振方向相同，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，故C错误，D正确。故选ABD。
光的偏振的理解
(多选) 在垂直于太阳光的传播方向前后放置偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏(未画出)，如图所示，则下列说法不正确的是(　　)
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
答案：AC
解析：偏振片P的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光的亮度都是时强时弱。故选AC。
对光的偏振现象的理解
1．在垂直于传播方向的平面上，偏振光的光振动沿某一特定方向，自然光的光振动沿所有方向且强度相同。
2．偏振光的振动方向与偏振片的透振方向是否一致影响着透射光的强度，当两者平行时，透射光的光强最大；当两者垂直时，透射光的光强最小。　　
3．获得偏振光的两种方式
(1)让自然光通过偏振片；
(2)自然光射到两种介质的分界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。
4．光的偏振现象表明光是横波。　　
针对练．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°
答案：D
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°，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。故选D。
知识点三　激光的特点及其应用
【情境导入】　如图甲所示为普通探照灯夜晚发出的光束，如图乙所示为激光笔夜晚发出的光束。
比较二者发出的光束有什么不同？
提示：普通探照灯发出的光束是发散的、照射范围大、照射距离比较近；激光笔发出的光束几乎不发散、照射范围小、照射距离很远。
【基础梳理】
1．激光：频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波。
2．激光的特点及应用
(1)激光具有高度的相干性。激光具有频率单一、相位差恒定、偏振以及传播方向相同的特点，激光纯净的特性能在实际应用中带来很多方便。例如，双缝干涉实验和衍射实验，用激光要比用自然光更容易完成。
(2)激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。
(3)激光的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。主要应用：
①精确的测距；
②读取光盘上记录的信息；
③利用激光束等各种实用的指向设备，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引。
(4)激光的亮度很高，可以利用激光束来切割、焊接，以及在很硬的材料上打孔。医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”剥落的视网膜。
(5)激光是科学研究的有力工具。
【师生互动】　激光武器是高科技、新概念武器，如图所示，利用高亮度强激光束携带的巨大能量可以摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标。
任务．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、亮度高。
【探究归纳】
激光的特点及应用
特点 性质 应用
相干性好 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、光的干涉与衍射实验
平行度好 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
(多选)(2025·浙江温州高二月考)2023年诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的科学家，以表彰他们在阿秒激光技术领域的卓越贡献。下列关于激光的说法正确的是(　　)
A．激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
B．激光是由自然界中某种物质直接发光产生的
C．激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的亮度高
D．激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的平行度好
答案：ACD
解析：激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故A正确；激光是人造光，自然界中无法直接产生，故B错误；激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的亮度高，能量集中，故C正确；激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的平行度好，故D正确。故选ACD。
针对练1．(多选)纳米科技是跨世纪的新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，未来有可能把至今尚令人类无奈的癌症彻底根除，这主要是利用了激光的(　　)
A．单色性 B．方向性好
C．亮度高 D．偏振性
答案：BC
解析：激光用于医疗，修复人体器官及对DNA分子修复等，是因为激光有非常好的方向性和非常高的亮度。故选BC。
针对练2．(多选)关于激光的应用，下列说法正确的是(　　)
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
答案：ABC
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；医疗中用激光做“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。故选ABC。
课时测评22　光的衍射　光的偏振　激光
(时间：30分钟　满分：70分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
(选择题1－14题，每题5分，共70分)
1．(2025·山西太原高二期末)关于衍射图样，下列说法正确的是(　　)
A．图甲是白光的单缝衍射条纹
B．图乙是单色光单缝衍射产生的图样
C．图丙是法国科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑
D．图丁是英国物理学家沃森和克里克做实验获得的一系列DNA纤维的电子射线衍射图样
答案：B
解析：白光的单缝衍射图样是彩色的直条纹，A错误；题图乙是单色光单缝衍射产生的图样，是明暗相间的直条纹，中间是亮条纹，B正确；题图丙是阿拉果在实验中首次观察到的泊松亮斑，光线照射到圆板上，在圆板的后面出现一个亮斑，C错误；题图丁是英国物理学家威尔金斯和富兰克林做实验获得的一系列DNA纤维的X射线衍射图样，D错误。故选B。
2．如图是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是(　　)
答案：B
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。故选B。
3．(2025·甘肃天水高二期中)关于激光，下列说法正确的是(　　)
A．激光属于红外线
B．激光用来切割物质是因为其单色性好
C．激光是一种人工产生的相干光
D．两束激光在传播中必然平行
答案：C
解析：激光表示光的状态，红外线则是表示光的种类，两者性质不同，故A错误；激光用来切割物质是因为其亮度高，能量大，故B错误；激光是一种人工产生的相干光，激光的频率单一，相干性好，故C正确；激光平行度好，两束激光在传播中可以相交，故D错误。故选C。
4．(多选)关于下列图片或示意图的判断，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
答案：AC
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；小孔衍射的图样中间有大且亮的亮斑，A正确，B错误。题图丙是双缝干涉图样，图样中的条纹间距相等；题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，C正确，D错误。故选AC。
5．(2025·江苏南通高二期末)用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　)
A．白炽灯发出的光是纵波
B．偏振片Q起到起偏的作用
C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失
答案：C
解析：白炽灯发出的光是自然光，光是横波，A错误；白炽灯发出的光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C正确；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，并不会消失，D错误。故选C。
6．(多选)关于激光，下列说法正确的是(　　)
A．激光是自然界中某种物质直接发光产生的
B．激光的相干性高，两束频率相同、相位差恒定、振动方向相同的激光能发生干涉
C．用激光照射不透明挡板上的小圆孔时，光屏上能观测到等间距的光环
D．激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息
答案：BD
解析：激光是人造光，不是自然界中某种物质直接发光产生的，故A错误；激光相干性高，频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两束激光能发生干涉，故B正确；用激光照射不透明挡板上的小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，间距不等，故C错误；激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息，故D正确。故选BD。
7．(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：衍射光栅由许多等宽的狭缝组成，透射光栅的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A、D正确，C错误；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。故选AD。
8．(多选)(2025·广东佛山高二期末)发生沙尘暴时能见度只有几十米甚至几米，天空变黄变暗是由于(　　)
A．波长较短的光才能到达地面
B．波长较长的光才能到达地面
C．频率较高的光才能到达地面
D．频率较低的光才能到达地面
答案：BD
解析：发生沙尘暴时，当光的波长与沙尘颗粒的尺寸相当或明显大于沙尘颗粒的尺寸时，会发生明显衍射而到达地面，而根据c＝λf可知，波长越长，频率越低，因此天空变黄变暗是由于波长较长、频率较低的光才能到达地面。故选BD。
9．(多选)(2025·河北衡水高二月考)旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角θ称为“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与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则(　　)
A．O处光强减弱
B．O处光强不变
C．B转一角度使O处光强最强，B转过角度θ
D．A转一角度使O处光强最强，A转过角度θ
答案：ACD
解析：不放样品时，转动B使O处光强最强，此时A、B的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使经过A的偏振光产生“旋光角”，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将减弱，故A正确，B错误。根据AB项分析可知，放入样品后，穿过样品的偏振光的振动方向与B的透振方向存在夹角θ，若B转一角度使O处光强最强，则B转过角度θ，同理可知，若A转一角度使O处光强最强，则A转过角度θ，故C、D正确。故选ACD。
10．(多选)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的亮斑的情况，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，下列说法正确的是(　　)
A．这是利用光的直线传播规律
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了
答案：BD
解析：由题意知，明暗相间的亮斑的形成是光的衍射现象，故A错误，B正确；障碍物变窄，则衍射条纹变宽，如果屏上条纹变宽，表明细丝细了，故C错误，D正确。故选BD。
11．(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。在研究青蒿素的化学结构时，研究人员用X射线衍射的方法最终确定了其化学结构。X射线的波长比可见光的短，在做单缝衍射实验时，下列说法正确的是(　　)
A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
答案：AC
解析：将入射光由可见光换成X射线，波长变短，衍射条纹间距变窄，故A正确；使单缝宽度变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误；换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，则衍射条纹间距变宽，故D错误。故选AC。
12．(多选)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，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹
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：AD
解析：题图(b)中的条纹为等间距的明暗相间条纹，是干涉图样。题图(c)为中间最宽且不等间距的明暗相间条纹，是衍射图样。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，由题图(b)知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确，B错误。操作2是单缝衍射实验，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知，C错误，D正确。故选AD。
13．(多选)某同学用光电传感器研究光的波动现象，实验装置如图甲所示，某次实验中，得到了如图乙所示的光照强度分布图，则下列说法正确的是(　　)
A．该同学观察到的是光的干涉图样
B．该同学观察到的是光的衍射图样
C．若仅减小单色光光源和中间缝屏的距离，则观察到的条纹的宽度将不变
D．若换用频率更低的单色光，则观察到的条纹的宽度将变大
答案：BCD
解析：分析题图乙可知，光屏上产生的条纹宽度中间宽、两边窄，是衍射图样，A错误，B正确；单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、单缝到光屏的距离以及光的波长有关，故仅减小单色光光源和中间缝屏的距离，观察到条纹间距将不变，若换用频率更低的单色光，其波长变大，条纹宽度将变大，C、D正确。故选BCD。
14．(多选)(2025·广西柳州高二月考)某同学研究液晶显示器的结构时发现，显示器的表面有一层偏光膜，如果将偏光膜撕下，显示器就不能正常显示画面，变得纯白一片。下列说法正确的是(　　)
A．若转动偏振片观察屏幕，则画面亮度的变化不明显
B．若转动偏振片观察屏幕，则画面出现明暗交替的变化
C．若用撕下的偏光膜做成眼镜，则戴上该眼镜能看到正常的画面
D．若用撕下的偏光膜做成眼镜，则戴上该眼镜仍看到纯白的画面
答案：BC
解析：该同学看到的光是偏振光，若转动偏振片观察屏幕，则画面出现明暗交替的变化，故A错误，B正确；液晶显示器发出的光为偏振光，这种偏振光人眼无法直接识别，偏光膜的作用就是将这种偏振光转换为我们可以看到的彩色画面，故若用撕下的偏光膜做成眼镜，则戴上该眼镜能看到正常的画面，故C正确，D错误。故选BC。(共73张PPT)
5．光的衍射　6．光的偏振　激光
　　　　
第四章　光
1．通过演示实验观察光的衍射现象，知道光的衍射现象及产生明显衍射现象的条件。
2．会用衍射知识对生活中的衍射现象进行解释和分析，会区分衍射条纹和干涉条纹。
3．初步了解衍射光栅。
4．会区分自然光和偏振光，了解光的偏振现象，能运用偏振知识来解释生活中常见的一些光学现象。
5．知道激光与自然光的区别，了解激光的特点和应用。
素养目标
内容索引
知识点一　光的衍射和衍射光栅
1
知识点二　光的偏振
2
课时测评
4
知识点三　激光的特点及其应用
3
知识点一　光的衍射和衍射光栅
自主学习
情境导入　如图所示，用单色平行光照射一
狭缝可调的挡板，在狭缝后面放置一光屏。
(1)从大到小地调节狭缝的宽度，在光屏上观
察到情景有什么变化？
提示：当狭缝较宽时，观察到屏上是一条亮的光带，光带的宽度符合光的直线传播规律；当狭缝不断变窄时，观察到屏上会出现中央亮且宽、两边对称分布、明暗相间的光带，整个图样远大于光通过狭缝时按照直线传播所能照亮的区域。
(2)这属于什么现象？
提示：光的衍射现象。
基础梳理
1．光的衍射现象：光通过很小的狭缝(或圆孔)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。
2．单缝衍射
(1)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，两侧亮条纹逐渐变窄、变暗且具有对称性。
(2)白光通过狭缝时，在屏上出现_____条纹，中央为白条纹。
明暗
亮
彩色
3．光发生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟光的波长_____，甚至比光的波长还要___。
4．衍射光栅
(1)结构：由许多等宽的狭缝_______地排列起来形成的光学元件。狭缝的个数越多，衍射条纹的宽度越窄，亮度越高。
(2)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度_____。
(3)衍射光栅的种类：_____光栅和_____光栅。
相当
小
等距离
增加
透射
反射
课堂探究
师生互动　取三块不透光的板，在每块板的中间各开一个圆孔，图a、b、c中三块板所开的圆孔直径依次减小。用同一点光源依次照射图a、b、c中三块板的圆孔，图a中在屏上出现一个明亮的圆形光斑，图b中屏上会出现明暗相间的条纹；图c中屏上会出现更大范围的明暗相间的条纹。
任务1．图a的情景属于光的什么现象？
提示：光的直线传播现象。
任务2．图b、c的情景属于光的什么现象？
提示：光的衍射现象。
任务3．比较图b、c的情景说明了什么？
提示：孔越小，衍射现象越明显。
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。这时就不能说光沿直线传播了。
探究归纳
角度1　光的衍射现象的理解
(多选)下来关于光的衍射现象的说法正确的是
A．只有狭缝或孔的尺寸与光的波长相当，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．光的衍射图样是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D．只有单色光才能产生衍射现象
√
√
例1
光的衍射条纹是由于来自不同位置的光，通过狭缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果，光的直线传播规律只是近似的，只有在光的波长比障碍物小很多的情况下，光才可以看成是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，任何光都能发生衍射，只是明不明显的区别，在障碍物或孔的尺寸与光的波长相当，甚至比波长还要小的时候，衍射现象才明显。故选AB。
角度2 　单缝衍射与双缝干涉的比较
(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。图中白色部分代表暗条纹，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
审题指导　(1)单色光的双缝干涉的
图样是明暗相间、等间距的条纹，而且波长越长，条纹间距越大。
(2)单色光的单缝衍射图样的中央条纹最亮且最宽，越靠外条纹宽度越窄，条纹间距不等；波长越长，中央条纹越宽。
√
√
例2
单色光的双缝干涉的图样是明暗相间、等间距的条纹，根据Δx＝λ，可知波长λ越长，Δx越大，因此，题图甲是红光的双缝干涉图样，题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，越向两侧宽度越小且亮度越暗；波长越长，中央亮条纹就越宽，故题图乙是紫光的单缝衍射图样，题图丁是红光的单缝衍射图样，故B错误，D正确。故选AD。
1．单缝衍射图样的特点
(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，如图所示；
②缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，亮条纹的亮度降低；　　
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，入射光的波长越长，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。
规律总结
2．单缝衍射与双缝干涉的比较
规律总结
项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生 条件 狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同、振动方向相同、相位差恒定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
规律总结
项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 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
角度3　圆孔衍射与圆盘衍射的比较
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、乙所示的衍射图样。据此可以判断出
A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样
B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样
C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲孔的直径较大
D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙板的直径较大
√
例3
圆孔衍射图样是中央为大亮斑，而在圆板衍射图样中，中央为大阴影，只是在大阴影背景下中心处有一个小亮斑，为泊松亮斑。所以，题图甲为圆孔衍射图样，题图乙为圆板衍射图样。故选A。
圆孔衍射与圆盘衍射的比较
1．圆孔衍射(特点及图样)
(1)单色光：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；
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，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大。　　
(2)白光：中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环
规律总结
2．圆盘衍射(特点及图样)
(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。
(3)周围的亮环或暗环的间距随半径增大而减小
注意：对于圆孔，只有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，光屏上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)。　　
规律总结
返回
知识点二　光的偏振
自主学习
情境导入　立体电影放映时需要通过两台放映机，同步放映两组胶片，观众戴上特制的“3D”眼镜观看，就会产生立体感，使观众有身临其境的体验，若不戴上“3D”眼镜，则看到银幕上的画面就会出现重影而模糊不清。“3D”眼镜应用了什么原理？
提示：应用了光的偏振现象。
基础梳理
1．偏振
(1)偏振现象：不同的横波，即使_____方向相同， _____方向也可能不同的现象。
(2)偏振方向：横波的_____方向。
(3)偏振现象是___波的特有现象，___波没有偏振现象。
传播
振动
振动
横
纵
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_____的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利_____偏振片，偏振方向与这个方向垂直的光不能通过，这个方向叫作“透振方向”。
(2)自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在_____于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的_____都相同。
(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个___________振动的光。
3．偏振现象的应用
光的偏振现象有很多应用。例如，拍照时为了消除水面、玻璃表面的反射光的干扰，在镜头前安装一片___________，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。
特定
通过
垂直
强度
特定的方向
偏振滤光片
垂直
课堂探究
师生互动　如图所示，取一个偏振片P，让阳
光通过偏振片P，在P的另一侧观察，可以看
到偏振片是透明的，只是透射光暗了一些；
在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q。
任务1．以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，
会看到什么现象？
提示：在旋转Q时会看到光的亮度发生变化。
任务2．上述过程说明了什么问题？
提示：偏振片的作用类似于狭缝，只有振动
方向与透振方向一致的光才能通过。当Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强；当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q。
自然光与偏振光的比较
探究归纳
项目 自然光 偏振光
不 同 点 光的 来源 直接从普通光源发出的光 自然光通过偏振片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(与偏振片的透振方向一致)
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
√
√
角度1　自然光与偏振光的比较
(多选)关于自然光和偏振光，以下说法正确的是
A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B．偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光
例4
自然光沿各个方向振动的光波的强度相同，故A错误；偏振光是在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动的光，故B正确；自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后不能还原为自然光，故C错误；太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光，故D正确。故选BD。
针对练．(多选)如图所示，电灯在S处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光为自然光
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
√
√
√
自然光在垂直于传播方向的平面内沿各个方向的振
动是均匀分布的，通过偏振片后，只沿着某一特定
方向振动。从电灯直接发出的a光为自然光，它通
过偏振片A后，即变为偏振光b，故A、B正确。由
题意可知，偏振片A、B的透振方向垂直，以SP为轴将B转过180°后，偏振片A、B的透振方向仍垂直，P处仍无光亮；以SP为轴将B转过90°后，偏振片A、B的透振方向相同，则偏振光能通过B，即在P处有光 亮，故C错误，D正确。故选ABD。
偏振片P的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光的亮度都是时强时弱。故选AC。
角度2　光的偏振的理解
(多选) 在垂直于太阳光的传播方向前后放置偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏(未画出)，如图所示，则下列说法不正确的是
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
√
√
例5
对光的偏振现象的理解
1．在垂直于传播方向的平面上，偏振光的光振动沿某一特定方 向，自然光的光振动沿所有方向且强度相同。
2．偏振光的振动方向与偏振片的透振方向是否一致影响着透射光的强度，当两者平行时，透射光的光强最大；当两者垂直时，透射光的光强最小。　　
规律总结
3．获得偏振光的两种方式
(1)让自然光通过偏振片；
(2)自然光射到两种介质的分界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂 直。
4．光的偏振现象表明光是横波。　　
规律总结
针对练．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°
√
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°，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。故选D。
返回
知识点三　激光的特点及其应用
自主学习
情境导入　如图甲所示为普通探照灯夜晚发出的光束，如图乙所示为激光笔夜晚发出的光束。
比较二者发出的光束有什么不同？
提示：普通探照灯发出的光束是发散的、照射范围大、照射距离比较近；激光笔发出的光束几乎不发散、照射范围小、照射距离很远。
基础梳理
1．激光：频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波。
2．激光的特点及应用
(1)激光具有高度的_______。激光具有频率单一、相位差恒定、偏振以及传播方向相同的特点，激光纯净的特性能在实际应用中带来很多方便。例如，双缝干涉实验和衍射实验，用激光要比用自然光更容易完成。
(2)激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。
相干性
(3)激光的_______非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。主要应用：
①精确的测距；
②读取光盘上记录的信息；
③利用激光束等各种实用的指向设备，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引。
(4)激光的_____很高，可以利用激光束来切割、焊接，以及在很硬的材料上打孔。医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”剥落的视网膜。
(5)激光是科学研究的有力工具。
平行度
亮度
课堂探究
师生互动　激光武器是高科技、新概念武器，如图所示，利用高亮度强激光束携带的巨大能量可以摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标。
任务．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、亮度高。
激光的特点及应用
探究归纳
特点 性质 应用
相干性好 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、光的干涉与衍射实验
平行度好 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
(多选)(2025·浙江温州高二月考)2023年诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的科学家，以表彰他们在阿秒激光技术领域的卓越贡献。下列关于激光的说法正确的是
A．激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
B．激光是由自然界中某种物质直接发光产生的
C．激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的亮度高
D．激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的平行度好
√
√
例6
√
激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故A正确；激光是人造光，自然界中无法直接产生，故B错误；激光束很容易给坚硬的材料打孔，是因为激光的亮度高，能量集中，故C正确；激光能够比较精确地测量地球与月球之间的距离，是因为激光的平行度好，故D正确。故选ACD。
针对练1．(多选)纳米科技是跨世纪的新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，未来有可能把至今尚令人类无奈的癌症彻底根除，这主要是利用了激光的
A．单色性 B．方向性好
C．亮度高 D．偏振性
√
√
激光用于医疗，修复人体器官及对DNA分子修复等，是因为激光有非常好的方向性和非常高的亮度。故选BC。
针对练2．(多选)关于激光的应用，下列说法正确的是
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
√
√
√
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；医疗中用激光做“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。故选ABC。
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课堂回眸
课时测评
1．(2025·山西太原高二期末)关于衍射图样，下列说法正确的是
A．图甲是白光的单缝衍射条纹
B．图乙是单色光单缝衍射产生的图样
C．图丙是法国科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑
D．图丁是英国物理学家沃森和克里克做实验获得的一系列DNA纤维的电子射线衍射图样
√
白光的单缝衍射图样是彩色的直条纹，A错误；题图乙是单色光单缝衍射产生的图样，是明暗相间的直条纹，中间是亮条纹，B正确；题图丙是阿拉果在实验中首次观察到的泊松亮斑，光线照射到圆板上，在圆板的后面出现一个亮斑，C错误；题图丁是英国物理学家威尔金斯和富兰克林做实验获得的一系列DNA纤维的X射线衍射图样，D错误。故选B。
2．如图是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是
√
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。故选B。
3．(2025·甘肃天水高二期中)关于激光，下列说法正确的是
A．激光属于红外线
B．激光用来切割物质是因为其单色性好
C．激光是一种人工产生的相干光
D．两束激光在传播中必然平行
√
激光表示光的状态，红外线则是表示光的种类，两者性质不同，故A错误；激光用来切割物质是因为其亮度高，能量大，故B错误；激光是一种人工产生的相干光，激光的频率单一，相干性好，故C正确；激光平行度好，两束激光在传播中可以相交，故D错误。故选C。
4．(多选)关于下列图片或示意图的判断，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
√
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；小孔衍射的图样中间有大且亮的亮斑，A正确，B错误。题图丙是双缝干涉图样，图样中的条纹间距相等；题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，C正确，D错误。故选AC。
√
5．(2025·江苏南通高二期末)用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是
A．白炽灯发出的光是纵波
B．偏振片Q起到起偏的作用
C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行
D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，
光束Ⅲ将消失
√
白炽灯发出的光是自然光，光是横波，A错误；白炽灯发出的光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B错误；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C正确；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，并不会消失，D错误。故选C。
6．(多选)关于激光，下列说法正确的是
A．激光是自然界中某种物质直接发光产生的
B．激光的相干性高，两束频率相同、相位差恒定、振动方向相同的激光能发生干涉
C．用激光照射不透明挡板上的小圆孔时，光屏上能观测到等间距的光环
D．激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息
√
√
激光是人造光，不是自然界中某种物质直接发光产生的，故A错误；激光相干性高，频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两束激光能发生干涉，故B正确；用激光照射不透明挡板上的小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，间距不等，故C错误；激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息，故D正确。故选BD。
衍射光栅由许多等宽的狭缝组成，透射光栅的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A、D正确，C错误；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。故选AD。
√
√
7．(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
8．(多选)(2025·广东佛山高二期末)发生沙尘暴时能见度只有几十米甚至几米，天空变黄变暗是由于
A．波长较短的光才能到达地面
B．波长较长的光才能到达地面
C．频率较高的光才能到达地面
D．频率较低的光才能到达地面
√
√
发生沙尘暴时，当光的波长与沙尘颗粒的尺寸相当或明显大于沙尘颗粒的尺寸时，会发生明显衍射而到达地面，而根据c＝λf可知，波长越 长，频率越低，因此天空变黄变暗是由于波长较长、频率较低的光才能到达地面。故选BD。
9．(多选)(2025·河北衡水高二月考)旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角θ称为“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与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则
A．O处光强减弱
B．O处光强不变
C．B转一角度使O处光强最强，B转过
角度θ
D．A转一角度使O处光强最强，A转过角度θ
√
√
√
不放样品时，转动B使O处光强最强，此时
A、B的透振方向相同；放置样品后，由于
样品会使经过A的偏振光产生“旋光角”，
所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的
透振方向不再平行，O处光强将减弱，故A正确，B错误。根据AB项分析可知，放入样品后，穿过样品的偏振光的振动方向与B的透振方向存在夹角θ，若B转一角度使O处光强最强，则B转过角度θ，同理可知，若A转一角度使O处光强最强，则A转过角度θ，故C、D正确。故选ACD。
10．(多选)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的亮斑的情况，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，下列说法正确的是
A．这是利用光的直线传播规律
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了
√
√
由题意知，明暗相间的亮斑的形成是光的衍射现象，故A错误，B正 确；障碍物变窄，则衍射条纹变宽，如果屏上条纹变宽，表明细丝细 了，故C错误，D正确。故选BD。
11．(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。在研究青蒿素的化学结构时，研究人员用X射线衍射的方法最终确定了其化学结构。X射线的波长比可见光的短，在做单缝衍射实验时，下列说法正确的是
A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
√
√
将入射光由可见光换成X射线，波长变短，衍射条纹间距变窄，故A正确；使单缝宽度变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误；换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，则衍射条纹间距变宽，故D错误。故选AC。
12．(多选)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，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹
√
√
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
题图(b)中的条纹为等间距的明暗相间条纹，是干涉图样。题图(c)为中间最宽且不等间距的明暗相间条纹，是衍射图样。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，由题图(b)知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确，B错误。操作2是单缝衍射实验，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知，C错误，D正确。故选AD。
13．(多选)某同学用光电传感器研究光的波动现象，实验装置如图甲所示，某次实验中，得到了如图乙所示的光照强度分布图，则下列说法正确的是
A．该同学观察到的是光的干涉图样
B．该同学观察到的是光的衍射图样
C．若仅减小单色光光源和中间缝屏的距离，则观察到的条纹的宽度将不变
D．若换用频率更低的单色光，则观察到的条纹的宽度将变大
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√
√
分析题图乙可知，光屏上产生的条纹宽度中间宽、两边窄，是衍射图样，A错误，B正确；单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、单缝到光屏的距离以及光的波长有关，故仅减小单色光光源和中间缝屏的距离，观察到条纹间距将不变，若换用频率更低的单色光，其波长变大，条纹宽度将变大，C、D正确。故选BCD。
14．(多选)(2025·广西柳州高二月考)某同学研究液晶显示器的结构时发现，显示器的表面有一层偏光膜，如果将偏光膜撕下，显示器就不能正常显示画面，变得纯白一片。下列说法正确的是
A．若转动偏振片观察屏幕，则画面亮度的变化不明显
B．若转动偏振片观察屏幕，则画面出现明暗交替的变化
C．若用撕下的偏光膜做成眼镜，则戴上该眼镜能看到正常的画面
D．若用撕下的偏光膜做成眼镜，则戴上该眼镜仍看到纯白的画面
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该同学看到的光是偏振光，若转动偏振片观察屏幕，则画面出现明暗交替的变化，故A错误，B正确；液晶显示器发出的光为偏振光，这种偏振光人眼无法直接识别，偏光膜的作用就是将这种偏振光转换为我们可以看到的彩色画面，故若用撕下的偏光膜做成眼镜，则戴上该眼镜能看到正常的画面，故C正确，D错误。故选BC。
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