第99讲-光的衍射与偏振原卷版

第讲光的衍射与偏振99I真题示例A.干涉现象,说明光有波动性B.衍射现象,说明光有波动性C.干涉现象,说明光有粒子性D.衍射现象,说明光有粒子性

1.（2019•上海）泊松亮斑是光的（）

2.（江苏）如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是（）A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变，B有变化D.A有变化，B不变一.知识回顾

1.几种典型衍射条纹的特点⑴单缝衍射

①单色光的衍射图样中间为宽且亮（填特点）的单色条纹，两侧是画明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽如图7所示单色光图单缝衍射示意图6红光单缝宽

0.4mm红光单缝宽

0.8mm图单缝衍射产生的图样7

②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光，如图8所示，这是光在衍射时的色散图白光的单缝衍射条纹82圆孔衍射如图9所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗图圆孔衍射图圆盘衍射9103圆盘衍射泊松亮斑如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环

2.发生明显衍射的条件在障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会十分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1衍射是波的特有现象，波长越长，衍射现象越明显任何情况下都可以发生衍射现象，只有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，光才可以近似看成是沿直线传播的

3.单缝衍射与双缝干涉的比较两种现象单缝衍射双缝干涉条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等不同图样特条纹中心间两相邻亮条纹中心间距相两相邻亮条纹中心间距不等点点距等亮度情况中央条纹最亮，两侧条纹逐渐变暗条纹清晰，亮度基本相等产生明显衍射的条件障碍物或••孔、缝的尺寸与光的波长差不多或比光的波长更小两束光频率相同、相位差恒发生条件定、振动方向相同干涉、衍射都是波特有的现象，波长越长越明显；干涉、衍射都相同点形成明暗相间的条纹

4.白光干涉和衍射形成彩色条纹的原因⑴双缝干涉时，根据亮条纹中心位置的公式x=[4〃=0,±1,±2,…，各种单色光的波长不同，在屏上的亮纹位置间距就不同，所以各色光亮纹不重合呈现彩色条纹，中央位置对各单色光路程差都为0,所以叠加出白色条纹2单缝衍射时，缝宽一定，光的波长越长，中央亮纹越宽，且各单色光衍射时的其他条纹位置不同，所以白光的单缝衍射中央亮纹叠加出白色，两侧呈彩色

5.干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理光的干涉是两列波的叠加，光的单缝衍射是来自单缝不同位置的无限列光波通过缝之后叠加时加强或削弱的结果

6.偏振在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直不同的横波，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”横波的振动方向称为“偏振方向”

7.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，这种光叫作自然光如图所示

8.偏振光在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光光的偏振证明光是横波自然光通过偏振片后，就得到了偏振光偏振光并不罕见除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，..振动方向垂宜于_纸面的光较强我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光入射角变化时偏振的程度也有变化V\

9.偏振光的产生方式反射引起自然光的偏振⑴自然光通过起偏器时产生偏振光通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器⑵自然光射到两种介质的界面上时，反射光和折射光都是偏振光

10.自然光和偏振光的比较自然光（非偏振光）偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光在垂直于光的传播方向的平面内，光的振动光的振动在垂直于光的传播方向的平面内，沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度方向光的振动沿特定方向相同

11.光的偏振的理论意义及应用

（1）理论意义光的干涉和衍射现象说明了光是波，但不能确定光是横波还是纵波，光的偏振现象说明了光是横波

（2）应用照相机镜头前装偏振片减弱反射光，放映和观看立体电影，电子表的液晶显示器等二.例题精析题型一各种光现象的定性分析例

1.

（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.题型二光的衍射例

2.将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的（选填“折射”“干涉”或“衍射”）当缝的宽度（选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显题型三光的偏振（多选）例

3.（2018•日照模拟）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E.自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光三.举一反三，巩固练习

1.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹现在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（）A.与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B.与原来不相同的明暗相间的条纹，而且中央明条纹比两侧的宽些C.只有一条与缝宽对应的明条纹D.无条纹，只存在一片红光

2.利用图a所示的装置,观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图b中甲和乙两种图样则（）光屏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，甲的双缝间距较大

3.用单色红光通过不同形状的小孔,光屏上呈现出如图的图样，则小孔形状,判断正确的是（A.B.C.D.

4.如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度0,在右侧有一竖直光屏，单色光源S刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，D为半圆形遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上用光源s照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（）A.光屏上出现的条纹是光线衍射的结果B.若增大入射光的频率，屏上条纹间距减小C.把光屏向右移，屏上条纹间距减小D.把光源S向右移，屏上条纹间距增大

5.利用图（a）所示的装置（示意图），观察蓝光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图（b）中甲和乙两种图样则甲应是（选填“干涉”或“衍射”）图样若将蓝光换成红光，干涉图样中相邻两个亮条纹的中心间距（选填“变长”“变短”或“不变”光屏III III光源I------1-甲乙图（）图（）a b

6.（多选）某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验，仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（）irnmnr甲乙A.a光更容易发生明显的衍射现象B.a光子的能量大于b光子的能量C.从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角D.对于同一金属，a光的截止电压小于b光的截止电压

7.（多选）下列有关机械振动和机械波的说法正确的是（A.弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C.火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高D.当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象E.在两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强

8.（多选）下列说法中正确的是（）A.如图甲所示，小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动，小球做简谐运动B.如图乙所示，a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O,经折射后发生色散，最左侧为紫光，最右侧为红光C.如图丙所示为双缝干涉示意图，双缝间距d越大，相邻亮条纹间距越大D.如图丁所示为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率大E.如图戊所示为单色光单缝衍射示意图，如果换成白光，屏上得到的条纹是彩色的

9.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，却看不到光A.电灯S发出的光是偏振光B.偏振片A起检偏器的作用C.以SP为轴将A转过45°,在P处看到光亮D.将B沿SP向A平移至某位置时，在P处看到光亮

10.激光冷却是一种高新技术，利用该技术可以达到微开量级的低温，激光冷却目前已经在多个领域获得广泛应用激光冷却的原理是，利用光子和原子的相互作用使原子运动减速，以获得超低温如图所示，a、b为两个相同的原子，运动方向相反用一束激光L照射原子，由于多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时;其接收到的光子的频率会升高当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大原子吸收光子后由基态跃迁到激发态，随后原子又会自发跃迁回到基态，释放出频率等于其固有频率的光子原子由激发态跃迁回基态的过程向各个方向释放光子的机会是均等的结合所学知识，在激光冷却的过程中，判断下列说法正确的是（）A.若原子a吸收了激光束L中的光子，其速度将减小B.应使用频率比原子固有频率稍低的激光C.原子a和原子b吸收光子的概率是相同的D.原子a吸收光子的概率更高

11.“例啾（zhoujiu）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术如图所示，该技术原理可以简化为种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒（10・15s）脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值种子激光脉冲上述技术中的关键是“例啾”脉冲种子激光脉冲包含有不同的频率分量，因此在单模光纤中，频率高的部分和频率低的部分传播速度不同，这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽，形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象，宛如鸟儿发出的不同声音下列说法正确的是（）A.展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变小B.在传播方向上，“蜩啾”脉冲前沿频率低于后沿频率C.若激光脉冲能量约为1J,则其峰值功率一定不能达到10i5w量级D.通过“喟啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同

12.隐身飞机通过运用多种隐形技术降低飞机的信息特征，使雷达难以发现、识别、跟踪和攻击飞机隐身途径主要有两种一是改变飞机的外形和结构，减小回波，二是飞机表面采用能吸收雷达波的涂敷材料雷达是利用电磁波探测目标的电子设备雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此可获得目标至电磁波发射点的距离、方位、高度等信息常规雷达采用波长为之间的厘米波，隐身飞机在常规雷达反射的能量几乎与一只麻雀反射的能量相同，因此在常规雷达的屏幕上看不到隐身飞机的回波而米波雷达采用波长为Im-10m之间的米波，与隐身飞机的外形尺寸相匹配，从而发生谐振，大大增强了飞机回波信号的能量，从而使飞机的隐身效果下降下列说法正确的是（）A.米波不能产生偏振现象B.米波的频率约为厘米波频率的10倍C.米波的传播速度小于厘米波的传播速度D.常规雷达比米波雷达的分辨率更高。