2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第一册）4.5 光的衍射（原卷版）

4.5光的衍射

01学习目标

物理素养学习目标

1.了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的

1.物理观念：①了解光的衍射现象。②知道衍射是波的特性。

条件。

2.科学思维：.通过观察得出光明显衍射的条件。

2.知道衍射、衍射光栅在生产、生活以及科

3.科学探究：经历光的衍射实验的过程，体会衍射是波的特

学技术中的应用，了解科学、技术和社会的

性。

关系。

4.科学态度与责任：通过生活中实例观察，引导学生体会物

3.通过光的衍射的学习，对光的直线传播现

理之美，培养学习兴趣。

象提出质疑，会从不同的角度思考物理问题。

重点关注：①光的衍射现象、直线传播、明显衍射条件②单缝衍射、圆孔衍射、衍射光栅

02思维导图

03知识梳理

（一）课前研读课本，梳理基础知识

一、光的衍射

1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了____________

的地方。这就是光的衍射现象。

2．各种不同形状的障碍物都能使光发生____________，致使影的轮廓____________，出现____________

的条纹。

3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。

二、衍射光栅

1．构成：衍射光栅是由许多____________的狭缝____________地排列起来形成的光学元件。

2．原理：增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将____________。

3．透射光栅和反射光栅：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，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了____________光栅。如果在高反射率的金属上刻痕，就

可以做成____________光栅。

（二）辨析

1.白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点?

2.衍射和干涉条纹都是明暗相间的,两种条纹是否完全一样?

3.光遇到小孔、单缝或障碍物时,衍射现象可能发生,也可能不发生,这种说法对吗?

04题型精讲

【题型一】光的衍射

【点拨】三种衍射图样的特点：

1．单缝衍射

(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变

窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。

(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹

间距大。

2.圆孔衍射与圆盘衍射

项目圆孔衍射圆盘衍射(泊松亮斑)

图样

区别(1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗(1)若在单色光传播途中放一个较小

相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度的圆形障碍物，会发现在影的中心有一

越弱，宽度越小。(2)圆孔越小，中央亮斑的直径个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射

越大，同时亮度越弱。(3)用不同单色光照射圆孔图样如图所示。(2)中央是亮斑(与圆孔

时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较

大，中央圆形亮斑的直径越大。(4)白光的圆孔衍小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影

射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩外还有不等间距的明暗相间的圆环。

色的同心圆环。

相同不等间距的明暗相间条纹

【典型例题1】（2024·江苏扬州·模拟预测）用一束红色激光照射单缝，光屏上出现的现象如图所示，下列

操作可使中央亮条纹变宽的是（）

A．增大激光束的宽度B．减小单缝的宽度

C．减小屏到单缝的距离D．改用绿色激光照射

【对点训练1】（23-24高二下·上海·期中）（多选）一束红光经过狭缝在光屏上得到如图所示的图样，则

（）

A．该图样属于红光的干涉图样

B．狭缝宽度必远大于红光波长

C．光沿直线传播只是近似规律

D．减小狭缝宽度，条纹间距变宽

【题型二】光的干涉与衍射对比

【点拨】

1.单缝衍射与双缝干涉的比较

种类

单缝衍射双缝干涉

项目

产生条件狭缝足够小(发生明显衍射)频率相同的两列光波相遇叠加

不

条纹宽度条纹宽度不等，中央条纹最宽条纹宽度相等

同

条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距

点

亮度中央条纹最亮，越向两侧条纹越暗各条纹亮度基本相同

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

相同点

暗相间的条纹

2.干涉图样与衍射图样对比

光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)；

光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、圆盘衍射(泊松亮斑).

【典型例题1】（23-24高二下·福建福州·期末）（多选）某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双

缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是（）

A．甲是单缝衍射图样B．乙是双缝干涉图样

C．丙是小圆孔衍射图样D．丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样

【对点训练1】（23-24高二下·广东佛山·期中）（多选）如图所示为红光、蓝光经过狭缝装置得到的三个

图样，下列说法正确的是（）

A．三个图均为衍射图样

B．三个图均为干涉图样

C．入射光的频率相同，狭缝越窄，中央亮纹的宽度越宽

D．狭缝宽度不变，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽

05强化训练

【基础强化】

1．（23-24高二下·湖北·期中）汽车尾灯都是红色的，一个重要的原因是红光在大雾天气能被更远处的人看

见，这是因为（）

A．红光比其它色光频率更高，更容易沿直线传播

B．红光比其它色光折射率更大，折射光路弯折更大

C．红光比其它色光波长更长，更容易发生明显衍射

D．红光比其它色光波长更长，波长长才能发生衍射

2．（23-24高二上·江苏南通·期末）研究两束激光波动现象的同一实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到

了如图乙、丙所示的图样。下列说法正确的是（）

A．挡板上有两条平行的竖直狭缝

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．增加激光器的强度可以使条纹间距变大

D．乙、丙两列激光叠加后形成稳定的干涉条纹

3．（23-24高二下·重庆·阶段练习）a、b两束单色光的波长分别为λa和λb，分别通过相同的单缝衍射实验

装置得到如图所示的图样，则这两束单色光（）

A．b光的波动性比a光弱

B．在水中的传播速度va＜vb

C．发生全反射的临界角a光小于b光

D．a、b光分别射向同一双缝干涉装置，干涉条纹间距xa＜xb

4．（2024·江苏南通·一模）如图所示，挡板上安装有宽度可调的一条狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行

光照射狭缝，狭缝宽度从0.8mm调整为0.4mm，光屏上可能呈现（）

A．图样①变化为图样②B．图样②变化为图样①

C．图样③变化为图样④D．图样④变化为图样③

5．（23-24高二下·宁夏·阶段练习）.如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样（灰

黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变），则下列说法正确的是（）

A．在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长

B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度

C．双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的小

D．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大

6．（23-24高二下·湖北·阶段练习）甲、乙两图是教科书上红光的单缝衍射和双缝干涉实验图样。下列有关

光的干涉和衍射现象说法正确的是（）

A．图甲发生的是衍射现象，图乙发生的是干涉现象

B．不改变其他条件，当用紫光做实验时，图甲的条纹间距变小

C．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图甲的条纹间距变大

D．不改变其他条件，当只减小缝的宽度时，图乙的中央条纹宽度变小

7．（23-24高二下·山东青岛·阶段练习）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，对下列四幅图

分析正确的是（）

A．A是红光的衍射条纹

B．B是红光的衍射条纹

C．C图对应的色光频率更小

D．在同种介质中D图对应的色光波长更大

8．（23-24高二下·重庆南岸·期中）在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到

如下四幅图样，哪一个是由单缝衍射实验得到的图样（）

A．B．

C．D．

【素养提升】

9．（23-24高二下·河南·阶段练习）（多选）利用图甲所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，

在P处放置不同的光学元件，光屏上可得到如图乙中1和2两种图样。下列说法正确的是（）

A．图样1对应单缝，缝越宽，衍射现象越明显

B．图样1对应双缝，双缝间距越大，中央条纹越宽

C．图样2对应单缝，增大P和光屏之间的距离，相邻条纹间距变大

D．图样2对应双缝，增大入射光的波长，相邻条纹间距变大

10．（23-24高二下·山西太原·期末）关于衍射图样，下列选项正确的是（）

A．甲图是白光的单缝衍射条纹

B．乙图是单色光单缝衍射产生的图样

C．丙图是法国科学家泊松在实验中首次观察到的泊松亮斑

D．丁图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

11．（2021高三·全国·专题练习）如图甲可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率