光的衍射(有答案)

光的衍射

一、光的衍射的基础知识

1、发生明显衍射的条件

只有当障碍物的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长小的时候，衍射现象才会明显．

2、衍射图样

①单缝衍射

a．单色光：明暗相间的不等距（等距、不等距）条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性．

b．白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，远离中央的是红光．

②圆孔衍射：明暗相间的不等距（等距、不等距）圆环，圆环面积远远超过孔的直线照明的面积．

③圆盘衍射：明暗相间的不等距（等距、不等距）圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑．

二、衍射与干涉的比较

三、习题

1、对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是()

A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象

B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果

C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论

D．光的衍射现象说明了光具有波动性

答案 C

解析光的干涉和衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传播，而要出现小孔成像现象，孔不能太小，可见光的直线传播规律只是近似的，只有在光波波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看做是直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播并不矛盾，它们是在不同条件下出现的两种光现象，单缝衍射实验中单缝光源可以看成是无限多个光源排列而成，因此光的衍射现象也是光波相互叠加的结果．

2、如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪形成的干涉

图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹)，那么1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是()

123 4

A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄

C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫

解析由于双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．又

双缝干涉条纹的间距Δx＝l

d

λ，在l、d都不变的情况下，干涉条纹间距Δx与波长λ成正比，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距大，即1、3分别对应红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，则黄光的中央条纹较宽较亮，故2、4分别对应紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是红、紫、蓝、黄，选项B正确．

答案 B

3、在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()

A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄

B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄

C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽

D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽

答案ACD

解析当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以条纹间距变窄，A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距越宽，B错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D正确．

4、(2011·浙江·18)关于波动，下列说法正确的是()

A．各种波均会发生偏振现象

B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹

C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度

D．已知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

答案BD

解析偏振现象是横波特有的现象，纵波不会发生偏振现象，故选项A错误．用白光做单缝衍射实验和双缝干涉实验看到的都是彩色条纹，故选项B正确．声波在传播过程中，质点在平衡位置附近振动，其振动速度周期性变化，而声波的传播速度是单位时间内声波传播的距离，故选项C错误．地震波的纵波传播速度比横波传播速度大，纵波可早到达地面，能起到预警作用，故选项D正确．

5、在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图4的四幅图片中属于光的单

缝衍射图样的是()

图4

A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d

答案 D

6、用单色光通过小圆盘和小圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，则()

A．用小圆盘时，图形中央是暗的，用小圆孔时，图形中央是亮的

B．用小圆盘时，图形中央是亮的，用小圆孔时，图形中央是暗的

C．两个图形中央均为亮点的同心圆形条纹

D．两个图形中央均为暗点的同心圆形条纹

答案 C

7、(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)凡是波都具有衍射现象，而把光看作直线传播的条件是_____________.

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6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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

图6

答案见解析

解析(1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象．

(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看作沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象．

(3)红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远．

(4)这个实验说明了光是一种横波．