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第 51 讲 光的衍射、偏振及激光
——划重点之精细讲义系列
考点一 光的衍射
1.衍射现象：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光会偏离原本直线传播的路径而绕到
障碍物后面传播的现象.
2.光产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比光的波长小或跟光的波长差不多.
3.衍射现象的意义：衍射现象和干涉现象都证明了光是一种波，衍射是波的基本传播方式之
一.
①光的衍射现象和光的直线传播的关系：光在任何条件下均会发生衍射，但只有满足一定条
件时才会发生明显的衍射.由于可见光的波长范围为400~760 nm,生活中的障碍物和孔的尺寸远大
于可见光的波长，所以衍射非常不明显，光近似沿直线传播，光照到较大的障碍物或小孔上时，在
它们的后面留下阴影或光斑.
②对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射
现象越明显.由于一般声波波长远大于光波波长，所以观察到声波的衍射现象就比观察到光波的衍
射现象容易得多.例如平时隔墙可以听见别人的声音，却看不到人.
4.衍射图样
衍射图样是指光发生衍射时产生的明暗条纹或光环
(1)单缝衍射图样
①中央条纹最亮，越向两边越暗，且有对称性；条纹间距不等，越向两边条纹间距越小，且
暗条纹的亮度明显低于亮条纹.
②缝变窄，通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低.
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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用白光做单缝衍射实验时，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.最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的色光是红光。
①红光比蓝光更容易发生明显衍射，单缝宽度相同时，红光产生的衍射条纹更宽、间距更大.
红光绕过宽为0.4 mm的单缝比宽为0.8 mm的单缝衍射更明显.
②衍射条纹的亮度是由光照射的能量决定的，并不是衍射现象越明显条纹越亮.
③衍射条纹产生的实质：衍射条纹的产生实质上是光波发生干涉的结果，即相干波叠加的结
果.当光源发出的光照射到小孔或障碍物时，小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光
源是相干光源，发出的光相互干涉，形成明暗相间的条纹，双缝干涉离不开衍射现象，衍射条纹是
光波叠加的结果.
(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，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.
①如图所示，孔较大时，由于光沿直线传播，屏上出现了光斑，但由于光的衍射，光斑边缘
有些模糊.孔减小时，屏上出现光源倒立的像(小孔成像).孔再减小时，出现明显衍射图样.
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】②用点燃的蜡烛照亮一个带有圆孔的遮光板，当圆孔的直径由数厘米逐渐减小到接近零的过
程中，位于遮光板后面的屏上将依次出现圆形亮斑、烛焰的像、明暗相间的圆环，最后变黑暗.
(3)不透明的小圆盘衍射图样
①中央是一个亮斑，圆盘后方阴影区域的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环.
②泊松亮斑：当单色光照射在直径恰当的不透明的小圆盘上，会在之后的光屏上形成明暗相
间的、间距不等的同心圆环，在屏上圆盘的阴影中心，有一个亮斑，把这个亮斑称为泊松亮斑，如
图所示.
③泊松亮斑图样的亮环或暗环间距随半径增大而减小.
①圆孔衍射与圆盘衍射图样比较
圆孔衍射 圆盘衍射
图像
中央是大且亮的圆形亮斑， 阴影中心有一个很小的亮斑
外侧较暗 (泊松亮斑),外侧明亮
区别
圆孔衍射图样中亮环或暗环 圆盘衍射图样中亮环或暗环
间距随半径增大而增大 间距随半径增大而减小
相同 不等间距的明暗相间圆环
②不只是狭缝、圆孔和圆盘，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清.
③单缝衍射与双缝干涉的对比
名称 单缝衍射 双缝衍射
障碍物或孔的尺寸比光的波 频率相同、相位差恒定且振
产生条件 长小或跟光的波长差不多 动方向相同的两列光相遇叠
(产生明显衍射的条件) 加
不同点 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度几乎相等
条纹宽度
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】各条纹间距不等，越靠外条
条纹间距 各相邻条纹等间距
纹间距越小
亮度 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等
成因 都是光叠加时加强或削弱的结果
相同点 现象 都有明暗相间的条纹，条纹宽度和间距都随波长变大而变宽
意义 都是波特有的现象，表明光是一种波
(1)干涉现象和衍射现象都是由于光的叠加而产生的.对于衍射现象来
说，小孔处的光源可以看成无数个子光源，它们也会叠加，振动加强的点
辨析干涉和 产生亮条纹，振动减弱的点产生暗条纹
衍射 (2)干涉现象中每一个小孔(缝)也能发生衍射，衍射现象中各子光源也
能发生干涉，即“干中有衍，衍中有干”。我们一般称双缝为干涉，单缝
或多缝为衍射.
5.衍射引起的色散
用白光进行衍射实验时，得到的条纹是彩色的.这是因为白光中包含了各种颜色的光，衍射时
不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了.
生活中的衍射导致的色散：透过指缝看日光灯、白天隔着羽毛观看太阳，可见到七色光芒.昆
虫的翅膀在阳光下呈彩色是发生了薄膜干涉，透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是发生了衍射.
6.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，亮度越大.光栅衍射图样如图所示.
（2）光栅衍射的特点：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
①透射光栅：一般常用的光栅是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，未刻部分相当于一条狭缝，这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅.
②反射光栅：利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在高反射率的金属表面上刻出许多等距
的平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅.
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】光栅或者多个狭缝的图样，是由每个缝自身衍射和各个缝之间干涉的共同结果.(原理上，高
考不做要求，只需了解光透过光栅时发生了衍射即可)
【典例1】下面四幅图是某种单色光形成的干涉或衍射图样，其中与其他三幅表示不同类型的是（
）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以B是光的干涉图样，ACD是光
的衍射图样，故B正确，ACD错误。
故选B。
【典例2】如图实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光
源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，
光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象
B．光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻亮条纹间距增大
D．将线光源S沿竖直方向靠近平面镜，相邻亮条纹间距减小
【答案】C
【详解】AB．平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以
能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，而不是光的衍射现象，故A、B错误；
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，即L增大，根据双缝干涉条纹的间距公式
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】可知屏上的两个相邻亮条纹间的距离增大，故C正确；
D．若将线光源S沿竖直方向靠近平面镜平移，相当于减小了两束干涉光的间距d，根据双缝干涉
条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻亮条纹间的距离增大，故D错误。
故选C。
【典例3】如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，其中 、 ，由两种色光组
成的细光束垂直 边射入棱镜，色光1刚好在 面发生全反射，色光2由 边射出时与 面
的夹角为 。则下列说法正确的是（ ）
A．色光1、2的折射率之比为
B．色光2在真空中的波长较短
C．色光2比色光1更容易发生衍射现象
D．改变入射光的角度，两种色光可能在 面发生全反射
【答案】C
【详解】A．由于色光1在 边发生了全反射，则色光1的折射率为
由折射定律得色光2的折射率为
则色光1，2的折射率之比为 ，A错误；
BC．由于色光1的折射率大，则色光1的频率大，色光1的波长较短，色光2更容易发生衍射现象，
B错误，C正确；
D．全反射的条件是光由光密介质向光疏介质传播，且入射角大于临界角，D错误。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】故选C。
【典例4】（多选）半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束
单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和
折射的情况如图所示，则关于a、b两束光，下列说法正确的是（ ）
A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大
C．a光的频率小于b光的频率
D．分别照射同一单缝，发生衍射现象时，b光的中央亮纹更宽
【答案】AC
【详解】A．由图可知a光没有发生全反射，b光已发生全反射，则b光的临界角小，由临界角公式
可知b光的折射率大，根据
可知在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大，故A正确；
B．由折射率公式
由于b光的折射率大于a光的折射率，以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角小，故B
错误；
CD．a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，
分别照射同一单缝，发生衍射现象时，a光的中央亮纹更宽，故C正确，D错误。
故选AC。
【典例5】（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．衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类
C．透射光栅中有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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】ABD
【详解】ACD．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， C错误AD正确；
B．衍射光栅可分为透射光栅和反射光栅两类，B正确。
故选ABD。
【典例6】（多选）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。
考点二 偏振及激光
一．偏振
1.偏振现象
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】波分为纵波和横波.在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上.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".
2.偏振方向：横波的振动方向称为“偏振方向”.
3.实验验证：取一根软绳，一端固定，手持另一端上下抖动，在软绳上形成一列横波，质点
在竖直平面内沿着上下方向振动.现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板.将狭缝与振动方向平行放置，
可以看到横波能够穿过狭缝(如图甲所示);而当狭缝与振动方向垂直放置时，横波不能穿过狭缝(如
图乙所示).横波的振动方向在与传播方向垂直的平面内具有不对称性，这种性质称为偏振.如果将
这根软绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成的纵波，不管狭缝的取向如何，纵波总能穿过狭缝
(如图丙所示).
①该实验体现了类比的思想方法：
(1)带有狭缝的木板对应后面要学习的偏振片；
(2)通过狭缝后机械波振动强弱对应通过狭缝后光的明暗；
(3)绳波的传递要受狭缝转动的影响对应经过偏振片的光要受偏振片转动的影响。
②偏振是横波特有的现象.纵波因振动方向与传播方向在同一直线上，波在与传播方向垂直的
平面内各个方向的性质没有区别，故纵波没有偏振现象
横波、纵波的判断方法
①直接看质点的振动方向与波的传播方向的关系.若互相垂直为横波；若在同一直线上为纵波.
这种方法适用于看得见质点振动方向的机械波.
②看波能否通过两个互相垂直的狭缝或偏振片，能通过的为纵波，不能通过的为横波.
二．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波不能通过，这个方向叫做“透振方向”。偏振片上的“狭
缝”表示透振方向，而不是真实狭缝。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】2.光的偏振
取一个偏振片P,让阳光或灯光通过偏振片P,与偏振片透振方向相同的光能通过偏振片，如图
甲所示.
在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,当偏振片Q与P
的透振方向平行时，穿过Q的光最强，如图乙所示.
当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q，如图丙所示.
①偏振片P的作用：使自然光变为偏振光.偏振片Q的作用：起到“狭缝”的作用.
②起偏器P、检偏器Q均为偏振片，自然光通过起偏器后的光即为偏振光，偏振光的振动方
向与起偏器透振方向一致.起偏器、检偏器只是根据位置的前后关系以及作用进行区分命名的.
③当偏振片的透振方向与光的偏振方向不同时，透过偏振片的光的强度不同.当两者方向平行
时，透射光强度最大；当两者方向垂直时，偏振光将不能通过偏振片.
3.自然光和偏振光
(1)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.
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(2)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叫偏振光.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.
①反射和折射都会引起自然光的偏振
②获取偏振光的两种途径：
(1)自然光透过偏振片得到偏振光；
(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角
恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直.
三．偏振现象的应用
1.在照相机镜头前加上偏振滤光片减弱反射光
在拍摄表面光滑的物体时，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会
出现耀斑或反光.如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，并适当地旋转偏振滤光片，让它的透振
方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光，使物体的影像清晰.
2.摄影时控制天空亮度，使蓝天变暗
由于空中存在大量的偏振光，所以摄影时用偏振滤光片能够调节天空的亮度，使蓝天变得很
暗，突出了蓝天中的白云.偏振滤光片是灰色的，所以在黑白和彩色摄影中均可以使用.
3.使用偏振镜看立体电影
在拍摄立体电影时，用两个摄影机，相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两
个画而，放映时把两个画面同时放映在银幕上，如果设法使观众的一只眼晴只能看到其中一个画面，
就可以使观众得到立体感，为此，在放映时，有两个放映机，每个放映机镜头前放一个偏振片，两
个偏振片的透振方向相互垂直，观众戴上用偏振片制成的眼镜，左眼偏振片的透振方向与左而放映
机上偏振片的透振方向相同，右眼偏振片的透振方向与右而放映机上偏振片的透振方向相同，这样，
银幕上的两个画而分别通过两只眼晴观看，在人的脑海中就形成立体化的影像.
4.汽车使用偏振片防止夜晚对面车灯晃眼
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】在每辆车的车灯玻璃上和司机座椅前面的挡风玻璃上各安装一块偏振片，并使它们的透振方
向跟水平方向成45°角，就可以解决对而车灯晃眼的问题.从对面车灯射来的偏振光，由于振动方
向跟司机座椅前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，故不会射进司机眼里；而从自己的车灯射出去的
偏振光，由于振动方向跟自己挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，故司机仍能看清自己的车灯照
亮的路面和物体.
5.电子表的液晶显示用到了偏振光
电子表的液晶显示屏：在两块透振方向垂直的偏振片中插进一个液晶盒，可以控制光线显示
数字.
四．激光的特点及其应用
1.普通光源的发光机理及特点
(1)发光机理：光是从物质的原子中发射出来的.原子获得能量以后处于不稳定状态，它会以
光的形式把能量发射出去.
(2)特点：普通的光源，例如白炽灯，灯丝中某个原子在什么时刻发光、在哪个方向偏振，完
全是随机的，发出的光传播方向各异，频率也不一定相同，这导致不同原子发出的光没有确定的相
位差.两个独立的普通光源发出的光在叠加时，一会儿在空间的某点相互加强，一会儿又在这点相
互削弱，不能形成稳定的亮区和暗区，不会发生干涉，是非相干光.
2.激光的特点及其应用
频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波叫作激光.激光是原子受激辐射产生的光，是人
工产生的光.
特点 作用 应用实例
相干光 可进行调制、传递信息 光纤通信、全息照相
传播很远的距离仍能保持一
平行度非常好 定的强度，可精确测距、测 激光雷达
速
可在很小的空间、很短的时 激光切割、焊接、打孔、医
亮度高
间内集中很大的能量 疗手术
能量高 产生高压，引起核聚变 人工控制聚变反应
激光测距
由于激光的平行度好，所以在传播很远的距离后仍能保持一定的强度.激光的这个特点使它可
以用来进行准确的测距.对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射回波的时间
间隔△t,就可以根据x = ½C· △t求出目标的距离.激光测距雷达就是根据这个原理制成的.
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】①光纤通信
(1)光纤通信是利用极细的玻璃光导纤维制成的光缆代替金属电缆，用激光做载波代替电流传
递信息.
(2)激光频率比无线电波高很多，也可以像无线电波那样进行调制，所以可用激光来传递信息.
它所携带的信息量比无线电波大，是一种很好的通信载体.
②激光的亮度高，是由于它能把巨大的能量高度集中地辐射出来.例如，一台功率为10 MW的
氦氖激光器能产生比太阳光亮度高几千倍的光.如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，物体
被照部分就会在不到千分之一秒的时间内产生几千万度高温，最难熔化的物体在这一瞬间也要汽化
了.
3.全息照相
(1)普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息.
(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的干涉原理.
同一激光束被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光),另一部分通过被拍摄物反
射后再到达底片(称为物光).两者干涉，底片上各点的感光程度不仅随强度，还随两束光的相位关
系(反射光的光程与参考光不同)而不同，所以全息照相不仅记录了物体的反光强度，而且记录了相
位信息.人眼直接去看底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹.但是如果用激光去照射，人眼透过底
片就能看到被拍摄物的三维立体像
(3)特点：
①三维立体像；
②改变角度可以看见被遮挡的部分；
③一小部分可以还原全貌；
④一张底片上可存储多张图片.
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】全息照相与立体电影比较
全息照相是由于参考光和物光在底片上相遇时发生干涉而具有立体感，而立体电影的放映和
观看是由于光的偏振而产生立体感，原理不一样.
【典例7】对于激光的认识，下列说法正确的是（ ）
A．激光是自然光被放大而产生的
B．激光是原子受激辐射而得到的加强光
C．激光的能量一定大于其他光的能量
D．激光的传播速度比普通光的传播速度大
【答案】B
【详解】AB．激光是原子受激辐射而得到的加强光，也是相干光，而自然光是非相干光，即使放
大强度也无法形成激光，故A错误，B正确；
C．光的能量由频率决定，所以激光的能量不一定大于其他光的能量，故C错误；
D．激光的传播速度和普通光的传播速度由介质的折射率决定，在真空中，两种光的光速相同，故
D错误。
故选B。
【典例8】光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（ ）
A．全息照相是利用光的干涉
B．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振
C．在光导纤维内传送图像是利用光的色散
D．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射
【答案】A
【详解】A．全息照相是利用光的干涉，全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为
两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片，两束光在感光片上叠加产生
干涉，选项A正确；
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项B错误；
C．在光导纤维内传送图像是利用光的全反射，选项C错误；
D．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射，选项D错误。
故选A。
【典例9】以下四幅图片是来自课本的插图，结合图片分析下列说法中正确的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 逐渐增大到某一值后会在a
界面发生全反射
B．图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离 将减小
C．图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的干涉现象
D．图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光
屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波
【答案】B
【详解】A．图甲中，根据几何关系可知上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性，
无论怎么增大入射角 ，下表面的入射角不会达到临界角，光线都会从a面射出，故A错误；
B．图乙中，根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离 将减小，故B正确；
C．图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的衍现象，故C错误；
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B。
【典例10】某同学利用如图所示的装置研究一些光学现象。已知激光源发出的激光是偏振光，下
列关于该装置和相关现象的说法正确的是（ ）
A．激光源发出的激光相位差不恒定
B．若在缝屏上先、后安装透振方向水平和竖直的偏振片，照射到光屏上的光强度一定不变
C．若在缝屏上安装的是双缝，光屏上得到的是明暗相间等距的条纹，且增大双缝间距条纹变宽
D．若在缝屏上安装的是单缝，光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，且单缝变窄
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】中央亮条纹变宽
【答案】D
【详解】A．激光源发出的激光相位差恒定，故A错误；
B．若在缝屏上先、后安装透振方向水平和竖直的偏振片，由于偏振片只允许一个方向的激光通过，
所以照射到光屏上的光强度一定变化，故B错误；
C．若在缝屏上安装的是双缝，光屏上得到的是明暗相间等距的条纹，增大双缝间距时由
可知条纹变窄。故C错误；
D．若在缝屏上安装的是单缝，光通过单缝时发生衍射，光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相
间的条纹。当孔径或障碍物的尺寸小于波长或与波长相差不大时衍射现象明显，所以单缝变窄时衍
射现象明显，中央亮条纹变宽。故D正确。
故选D。
【典例11】（多选）关于激光的应用问题，下列说法正确的是（ ）
A．用激光实现热核反应
B．激光测距雷达利用了激光相干度好的特点
C．医学上可以用激光做“光刀”是由于激光亮度高
D．用激光读取DVD光盘上的信息利用了激光有平行性好的特点
【答案】ACD
【详解】A．利于高功率激光实现热核反应，故A正确；
BD．激光测距雷达和用激光读取DVD光盘上的信息均利用了激光有平行性好的特点，故B错误，D
正确；
C．医学上可以用激光做“光刀”是由于激光亮度高，故C正确。
故选ACD。
【典例12】（多选）对下图中所列光学现象的认识，正确的是（ ）
A．甲图中，全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，因此需要用激光进行拍摄
B．乙图中，用白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折射现象
C．丙图中，用3D眼镜看3D电影感受到的立体影像是利用了光的偏振现象
D．丁图中，阳光下吹出的肥皂泡呈现出彩色花纹是光的全反射现象
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】AC
【详解】A．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，需要用激光进行拍摄，故A正确；
B．用白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，故B错误；
C．看3D电影所的特制眼镜的两镜片相当于两透振方向彼此垂直的偏振片，能够看到两种不同方向
振动的光，形成了立体感，即戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故C正确；
D．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的光相遇发生干涉形成的，
故是光的干涉现象，故D错误。
故选AC。
1．（2023·天津·统考高考真题）能说明光是横波的是（ ）
A．全反射 B．干涉 C．偏振 D．衍射
【答案】C
【详解】A．根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会
有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；
BD．干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，
说明光是一种锋返波，具有波动性，故BD错误；
C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确；
故选C。
2．（2022·北京·高考真题）下列现象能说明光是横波的是（ ）
A．光的衍射现象 B．光的折射现象
C．光的偏振现象 D．光的干涉现象
【答案】C
【详解】光的偏振现象能说明光是横波。
故选C。
3．（2022·浙江·统考高考真题）如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境
下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是（ ）
A．气泡表面有折射没有全反射
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】B．光射入气泡衍射形成“亮斑”
C．气泡表面有折射和全反射
D．光射入气泡干涉形成“亮纹”
【答案】C
【详解】当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射
现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。
故选C。
4．（2019·北京·高考真题）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
【答案】A
【详解】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断．
单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相
等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误．
一、单选题
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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．无条纹，只存在一片红光
【答案】B
【详解】这束红光通过双缝产生了干涉现象，说明每条缝都很窄，这就满足了这束红光发生明显衍
射现象的条件，这束红光形成的干涉图样特点是，中央出现明条纹，两侧对称地出现等间隔的明暗
相间条纹；这束红光通过单缝时形成的衍射图样特点是，中央出现较宽的明条纹，两侧对称地出现
不等间隔的明暗相间条纹，且距中央明条纹远的明条纹亮度迅速减弱，所以衍射图样看上去明暗相
间的条纹数量较少，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．下列说法正确的是（ ）
A．图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大
B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大
C．图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处
D．图丁为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
【答案】D
【详解】A．图甲表示声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，故
A错误；
B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小，故B错误；
C．图丙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平
面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则P为凹处，同理可知Q为凸处，故C错误；
D．光照射到不透明圆盘上，后面会出现一亮斑，这亮斑称为泊松亮斑，图丁为在圆盘后得到的衍
射图样，故D正确。
故选D。
3．光纤通讯是一种现代化通讯手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（ ）
A．光的直线传播 B．光的衍射
C．光的折射 D．光的全反射
【答案】D
【详解】光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝，当光射入时满足光的全反射条件：光从光密介质到
光疏介质，入射角大于临界角，从而发生全反射，最终实现传递信息的目的。
故选D。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】4．以下说法正确的是（ ）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑属于光的干涉现象
C．照相机镜头贴增透膜呈淡紫色属于光的衍射现象
D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是圆孔衍射现象
【答案】D
【详解】A．光的偏振现象说明光是一种横波，故A错误；
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑，这是光的衍射现象，故B错误；
C．涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是因为增透膜对淡紫色光的透射较少，有一部分反
射的紫光，故C错误；
D．用点光源照射小圆孔，后面光屏上会出现明暗相间的圆环，这是圆孔衍射，故D正确。
故选D。
5．下列说法中正确的是（ ）
A．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率大
B．胃镜利用了光的全反射原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的
C．全息照片主要是利用了激光的相干性，医院里用γ射线给病人透视
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
【答案】B
【详解】A．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率小，导致光线
发生全反射所致，故A错误；
B．胃镜利用了光的全反射原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道，故B正确；
C．全息照片是采用了激光的相干性；而医院里用X光用病人透视；故C错误；
D．加入偏振片是为了阻止橱窗玻璃反射光进入，不能增加透射光的强度；故D错误。
故选B。
6．以下四幅图都源自教材插图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
B．图乙为双缝干涉示意图，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越大
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】C．图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
D．图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，光屏上的亮度不变
【答案】A
【详解】A．图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样，称为泊淞亮斑，
选项A正确；
B．图乙为双缝干涉示意图，根据
可知，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越小，选项B错误；
C．图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率大，选项C错误；
D．图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，偏振方向不平行，此时
光屏上的亮度变暗，选项D错误。
故选A。
7．全息照相技术的原理如图所示：物体在激光照射下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参
考光束射到全息底片上，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而将物体
光波的全部信息记录下来，成为一张全息照片。在全息干板上形成全息照片的过程利用了光的（
）
A．干涉现象 B．衍射现象 C．折射现象 D．色散现象
【答案】A
【详解】通过其原理可知，将一束激光通过分光镜分成两束，一束通过平面镜、扩束镜到达全息干
板，另一束通过平面镜、扩束镜后照射物体，反射到全息干板，两束是相干光，会在全息干板上叠
加形成干涉图样。
故选A。
二、多选题
8．如图所示是指纹识别原理图，它利用了光学棱镜的全反射特性。在指纹谷线（凹部）处入射光
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】在棱镜界面发生全反射；在指纹脊线（凸部）处入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方。
这样就在指纹模块上形成了明暗相间的图像。下列说法正确的有（ ）
A．从指纹谷线处反射的光线更亮一些
B．产生的明暗相间指纹图像是由于光的干涉造成的
C．手机贴膜后再进行指纹识别，反射光的频率将发生变化
D．手指湿润后识别率降低，是因为明暗条纹的亮度对比下降了
【答案】AD
【详解】A．在指纹谷线（凹部）处入射光在棱镜界面发生的是全反射，则从指纹谷线处反射的光
线更亮一些，A正确；
B．光的干涉需要两个相干光源，入射到谷线和脊线的光线不是相干光， B错误；
C．在光的反射和折射过程中，光的频率不变，C错误；
D．手指湿润后在手指表面形成水膜会使明暗条纹的亮度对比下降，识别率降低，D正确。
故选AD。
9．如图所示，两束单色光以相同的入射角从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射
光线分别为a和b。已知入射角 ，a光束与玻璃砖间的夹角 ，真空中光速
。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对a光折射率为
B．a光和b光分别通过同一个单缝，b光中央亮纹更宽
C．在相同介质中，a光的速度比b光的速度小
D．用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光屏上得到的条纹间距较小
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】AD
【详解】A．根据折射定律可知，玻璃对a光折射率为
故A正确；
B．由图可知，a光与b光的入射角相同，但b光的折射角较小，故b光的折射率大于a光的折射率，
b光的频率大于a光的频率，b光的波长小于a光的波长，可知a光和b光分别通过同一个单缝，a
光中央亮纹更宽，故B错误；
C．根据
由于b光的折射率大于a光的折射率，可知在相同介质中，a光的速度比b光的速度大，故C错误；
D．根据
由于b光的波长小于a光的波长，可知用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，b光在光
屏上得到的条纹间距较小，故D正确。
故选AD。
10．下列有关光的说法正确的是（ ）
A．水中的气泡， 看起来特别明亮，是由于光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反
射的缘故
B．在双缝干涉实验中，要使条纹间距增大，可增大双缝间距
C．薄膜干涉是由于入射光和反射光发生干涉
D．白光的单缝衍射条纹是彩色的
【答案】AD
【详解】A．水中的气泡， 看起来特别明亮，是由于光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了
全反射的缘故，故A正确；
B．根据
在双缝干涉实验中，要使条纹间距增大，可减小双缝间距 ，故B错误；
C．薄膜干涉是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果，故C错误；
D．白光的单缝衍射条纹是彩色的，故D正确。
故选AD。
11．夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，
比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率比b光的大
B．在冰晶中，b光的波长比a光的大
C．在同种条件下，a光比b光的衍射现象更明显
D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大
【答案】CD
【详解】AB．由光路图可知，b光偏离原光路的程度更大，故b光的折射率更大，即 ，则a
光的频率比b光的小；根据
，
在冰晶中，有 ， ，则有 ，故AB错误；
C．由于b光的频率更高，波长更短，在同种条件下，a光比b光的衍射现象更明显，故C正确；
D．由
可知
即a光的临界角比b光的大，故D正确。
故选CD。
12．下列关于光的说法，正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光通过圆孔发生衍射时形成的
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．能用激光测量地面到月球表面的距离，是因为它的平行度好。
D．肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉现象
【答案】CD
【详解】A．泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】C．能用激光测量地面到月球表面的距离，是因为它的平行度好，故C正确；
D．肥皂膜上的彩色条纹是光通过薄膜前后表面反射回来的光线发生干涉产生的，故D正确。
故选CD。
13．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
【详解】A．由题意知条纹的形成属单缝衍射，并非运用光的直线传播规律，而是利用光的衍射现
象，A错误；
B．单缝衍射现象，其原理是利用光的衍射现象，B正确；
C．由单缝衍射知缝变窄而条纹宽度变宽，故如果屏上条纹变宽，表明细丝变细了，C错误；
D．屏上条纹变宽，表明细丝细了，D正确。
故选BD。
14．下列说法正确的是（ ）
A．全息照相技术应用了光的衍射原理
B．阳光照射下，肥皂膜呈彩色是光的干涉现象
C．2008年汶川发生特大地震，地震波既有纵波又有横波，地震波的纵波波速大于横波波速，
此性质可用于横波的预警
D．光导纤维通信应用了光的折射原理
E．光发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
【答案】BCE
【详解】A．全息照相技术应用了光的干涉原理，A错误；
B．阳光照射下，肥皂膜呈彩色是由于光的薄膜干涉产生的，是光的干涉现象，B正确；
C．地震波既有纵波又有横波，地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，C正
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】确；
D．光导纤维通信应用了光的全反射原理，D错误；
E．根据惠更斯原理，由于光在不同的介质中传播的速度不同，所以在介质分界面处光的传播方向
会发生改变，E正确。
故选BCE。
15．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
【答案】AD
【详解】A．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；
B．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；
C．激光是人造光，也是偏振光，C错误；
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，D正确；
故选AD。
16．如图所示，一束复色光斜射入一平行玻璃砖后分成a、b两束单色光，折射角分别为30°和
45°。已知该复色光入射时与玻璃砖上表面成30°角，下列说法中正确的是（ ）
A．a、b两束单色光在玻璃砖中的折射率之比为
B．a、b两束单色光在玻璃砖中的传播速率之比为
C．在相同条件下，a光比b光更容易产生明显的衍射现象
D．射出玻璃砖后，a、b两束光一定平行
【答案】AD
【详解】A．根据折射定律得玻璃砖对a、b两束单色的折射率为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】所以a与b在玻璃砖中的折射率之比为
故A正确；
B．根据
可得
故B错误；
C．由于波长越大折射率越小，则b的折射率小波长大，在相同条件下，波长越大，越容易产生明
显的衍射现象，故b光比a光更容易产生明显的衍射现象，故C错误；
D．a、b两单色光从玻璃砖下表面射出时，入射角分别等于从上表面射入时的折射角，根据对称性
可知，a、b光从下表面射出时的折射角都是60°，由几何关系可知，a、b光从玻璃砖下表面射出后
是平行光，故D正确；
故选AD。
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