高二物理专项知识复习：光的衍射（五大题型）原卷版

4.5光的衍射【五大题型】

＞题型梳理

目录

知识点1：光的衍射...............................................................................1

知识点2:单缝衍射与双缝干涉的对比...............................................................3

知识点3:衍射光栅...............................................................................3

【题型1光的衍射现象】.........................................................................4

【题型2衍射图样及衍射条件】...................................................................4

【题型3对影响衍射条纹宽度的因素的理解】.......................................................6

【题型4光的衍射及干涉图样的判断】.............................................................7

【题型5光的衍射现象的应用】...................................................................9

»举一反三

知识点1：光的衍射

一、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，形成

了明暗相间的条纹。

二、产生明显衍射的条件

障碍物的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长还要小时能产生明显的衍射。【注】在障碍物的尺寸

比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以近似认为光是沿直线传播的。

三、三种衍射现象及图样

1、单缝衍射

（1）现象：点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播，传播到光屏上的

AB区域；若缝足够窄，则光不再沿直线传播，而是可以传播到阴影区，如在AA\BB，区域出现明暗相间

的条纹，即发生衍射现象。

（2）衍射图样特点

①中央条纹亮而宽。

②两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄亮度逐渐减弱。

③波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，波长大的中央条纹宽，各条纹间距大。

④白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近自色亮条纹的内侧为

紫色。

2、圆孔衍射

（1）现象：如图所示，当挡板AB上的圆孔较大时光屏上出现图甲所示的情形；当挡板AB上的圆孔很小

时，光屏上出现图乙所示的衍射图样，出现亮暗相间的圆环。

（2）衍射图样特点

衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时

所得图样也有所不同。如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环。如吴用白光照射

时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。

3、圆盘衍射——障碍物的衍射现象

（1）现象：各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。若在单色光传播途中，放一

个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

（2）衍射图样特点

①圆盘衍射图样中的亮环或暗环间距随圆盘半径增大而减小。

②圆盘衍射与圆孔衍射的图样中心均为亮斑，但圆盘衍射产生的泊松亮斑较小。

知识点2：单缝衍射与双舞干涉的对比

单缝衍射双缝干涉

障帽物或孔的尺寸与光的波长差小多或比两个光源频率相同、振动方向相同、

产生条件

光的波长小（明显衍射的条件）相位差恒定

条纹宽度不等，中央的条纹最宽条纹宽度相等

条纹宽度

不司点rwiiIIIIIIII

条纹间距各条纹间距不等，越靠外条纹间距越小各相邻条纹等间距

亮度中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等

成因都是光叠加时加强或削弱的结果

相司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

知识点3：衍射光栅

一、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。用它更易观察、分析衍射现象。

二、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。

【题型1光的衍射现象】

【例1】（24-25高二上•上海・月考）关于光的衍射现象，下面说法正确的是（）

A.光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑，说明发生了衍射

B.臼光的单缝衍射图样是自黑相间的直条纹

C.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射

D.红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹

【变式（多选）关于光的衍射现象，下面说法正确的是（）

A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹

B.白光的单缝衍射图样是白暗相间的直条纹

C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射

D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射

【变式1-2］（22-23高二下•上海黄浦•期末）下列现象哪些是光衍射产生的（）

A.著名的泊松亮斑B.阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑

C.阳光下的水面波光粼粼D.阳光经凸透镜后形成的亮斑

【变式1-3］（多选）（23-24高二下•北京•期中）以下现象属于衍射的是（）

A.白光照射肥皂膜呈现出彩色图样

B.白光经过狭窄的单缝得到彩色图样

C.光照射不透明圆盘的阴影口心出现亮斑

D.在海面上空出现的海市蜃楼现象

【题型2衍射图样及衍射条件】

【例2】（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（)

山

甲1乙1丙©

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

【变式2-1]（24-25高三上•黑龙江力考）如图所示，一束白光照射到等边三棱镜的M点，经折射后在右

侧竖直屏上的。、力两点之间形成彩色光带，不考虑光在三楂镜中的反射，可以推断出（）

A.照射到。点的光频率最小

B.照射到办点的光在三楂镜口传播时间最短

C.相同条件下，照射到点的光衍射现象最明显

D.增大白光在〃点的入射角，照射到。点的光最先消失

【变式2-2]（多选）（2023•重庆万州•模拟预测）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、乙所示的图样,则下列说法正确的是（）

A.图甲属于圆孔衍射

B.图乙的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮正，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑

C.不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的

D.发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到了障碍物的影子里

【变式2-3]（2024•福建宁德,模拟预测）EUV光刻机是利用波长为13.5nm的极紫外光进行曝光来制造芯

片。如图为EUV光刻机的简化原理图，为提高光刻机的光刻精度，在投影物镜和光刻胶之间填充/折射率

为1.5的浸没液体，则加上浸没液体后，该极紫外光波在浸没液体中的频率（填"变大''、"变小”或“不

变”）;该极紫外光波在浸没液体中比在空气中更发生衍射（填"容易’或"不容易”）

光线

掩膜版一

投影物镜一

浸没液体真空区域

光刻胶/——硅片

【题型3对影响衍射条纹宽度的因素的理解】

【例3】（多选）（23-24高二下•吉林长春•期中）关于单缝衍射形成的条纹，下列说法正确的是（）

A.单缝的宽度越小，衍射条纹越亮B.单缝的宽度越小，衍射现象越明显

C.入射光的波长越长，衍射现象越明显D.入射光的波长越短，衍射现象越明显

【变式3-1]（2024江苏扬州,模拟预测）用一束红色激光照射亘缝，光屏上出现的现象如图所示，卜.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

【变式3-2]（22-23高二下•河北邢台•期中）某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所

示，则该同学做的是（）

甲乙

A.单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小

B.单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小

C.用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为绿光，中央亮纹宽度更大

D.用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现黑白相间条纹

【变式3-3］（24-25高三上•山东潍坊•开学考试）线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理是。利

用单缝衍射实验装置可以测最金属的线膨胀系数。右图是该实验的装置示意图，挡光片〃固定，挡光片b放

置在待测金属棒上端，让激光通过〃、方间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度。、

单缝宽度d、光的波长/、缝到屏的距离满足关系式。=a关干该实验,下列说法正确的是（）

上固定装置

激光7\a

金属棒

////

下固定装置光屏

A.激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹

B.其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大

C.其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大

D.其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距高，中央光条纹宽度变小

【题型4光的衍射及干涉图样的判断】

【例4】（多选）（23-24高二下•福建福州•期末）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.「是小圆板”泊松亮斑”衍射图样

【变式4-1］（24-25高三上・江苏泰州•期中）下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是（）

【变式4-2］（2024•江苏镇江•模拟预测）在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过

狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象（）

A.前者是光的衍射现象,后者是光的折射现象

B.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象

C.前者是光的干涉现象,后者时光的折射现象

D.前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象

【变式4-3］（24-25高三上•黑龙江大庆•开学考试）如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双

健干涉实验时，利用光照强度传感器.得的条纹相对光强/随水平距离x的分布图像“有关光的衍射和干涉

A.甲发生的是干涉现象

B.乙发生的是衍射现象

C.发生甲、乙现象时，说明光具有波动性

D.当所用光线由红光变成蓝光时，乙现象条纹间距不变

【题型5光的衍射现象的应用】

【例5】（多选）（22-23高二下•山西运城•月考）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,

在纽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（）

乙

A.这是利用光的干涉现象

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

【变式5-1】抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激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（

A.这里应用的是光的干涉现象B.这里应用的是光的直线传播性

C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗