4 波的衍射和干涉 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原 理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道形成稳定干涉图样的条件. 科学思维：掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点、减弱点. 科学探究：通过水波的衍射、干涉实验，了解衍射、干涉现象，知道其特点和发生的条件. 一、波的衍射 1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象 定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象. 2.发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波 长更小时，才能观察到明显的衍射现象. 3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象. 二、波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时 参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和. 三、波的干涉 (2)两个波源的相位差必须保持不变. 3.干涉的普遍性 一切波都能够发生干涉，干涉是波所特有的现象. 1.判断下列说法的正误. (1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.( × ) (2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象.( √ ) (3)只有频率相同的两列波才可以叠加.( × ) (4)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷

光的衍射 6 光的偏振 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件.2.知道衍射条纹的特点.3.知 道光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别. 科学思维：1.会区分衍射条纹和干涉条纹.2.能运用偏振知识来解释生活中的一些常见光学现 象. 科学探究：通过观察光的偏振实验，了解光的偏振现象，加深对偏振的理解. 一、光的衍射 1 ，传播到了 相当宽的地方.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衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹. 3.发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的 时候，衍射现象十分明显. 4.衍射光栅 (1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件. (2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加. (3)种类：透射光栅和反射光栅 判断下列说法的正误. (1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的.( × ) (2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象.( × ) (3)横波和纵波都能产生偏振现象.( × ) (4)自然光通过偏振片可以获得偏振光.( √ ) 2.下列四幅图片中属于光的干涉的是________，属于光的衍射的是________. 答案 a b、d 一、光的衍射 (1)让一束激光照射在游

(2)γ 射线波长比X 射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工 业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷． 判断下列说法的正误． (1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ 射线．( × ) (2)红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用．( √ ) (3)低温物体不能辐射红外线．( × ) (4)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度．( (1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义． (2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s. (3)传播都不需要介质． (4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性． (多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( ) A．波长不同的电磁波在本质上完全相同 B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象 C．电磁波谱的频带很宽 D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄 灯”是利用________． A．光的全反射 B．紫外线具有很强的荧光作用 C．紫外线具有杀菌消毒作用 D．X 射线有很强的贯穿力 E．红外线具有显著的热效应 F．红外线波长较长，易发生衍射 答案 (1)D (2)C (3)E 解析 (1)X 光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不 能对人体造成太大的伤害，因此采用了X 射线，故选择D. (2)紫外

..................................................................................- 79 - 3 波的反射、折射和衍射..............................................................................................- 88 - 实验：用双缝干涉测量光的波长..........................................................................- 126 - 5 光的衍射................................................................................................... (3)向右传播 3 波的反射、折射和衍射 4 波的干涉 一、波的反射和折射 1．当波遇到障碍物时会发生反射．波的反射与光的反射遵循同样的规律．反 射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于 入射角． 2．光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，波也会发生折射．一列水波 在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射． 二、波的衍射 1．定义 波绕过障碍物继续传播的现象．

................................................................................. - 77 - 3 波的反射、折射和衍射.............................................................................................- 85 - 4 实验：用双缝干涉测量光的波长........................................................................- 123 - 5 光的衍射................................................................................................... (3)向右传播 3 波的反射、折射和衍射 4 波的干涉 一、波的反射和折射 1．当波遇到障碍物时会发生反射．波的反射与光的反射遵循同样的规律． 反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等 于入射角． 2．光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，波也会发生折射．一列水 波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射． 二、波的衍射 1．定义 波绕过障碍物继续传播的现象．

薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前、后两个面的反射光 的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列 波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹. 2.衍射中的色散 用白光进行衍射实验时，得到的是彩色条纹，这是由于白光中包含各种颜色的光，不同色光 亮条纹的位置不同. 3.折射中的色散 一束白光通过棱镜折射后，在屏上的光斑是彩色的，是因为透明物质对于波长不同的光的折 (3)白光通过单缝的衍射条纹是彩色的，说明白光衍射后可以改变颜色.( × ) (4)用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点.( √ ) 2.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色是光的________(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成 的色散现象；通过狭缝观察发光日光灯时看到的彩色条纹是光的________(填“干涉”“衍 射”或“折射”)形成的色散现象. 答案 干涉 衍射 一、薄膜干涉中的色散 处的空气厚度本应该比同一条纹 上其他位置的空气厚度小，而实际上厚度一样，故A 处存在凹陷，同理可知B 处存在凸起. 二、衍射和折射时的色散 1.拔一根鸡翅膀上的羽毛(鹅、鸭的羽毛也可以)，白天隔羽毛观看太阳，可见七色光芒向外 四射，你能解释这种现象吗？ 答案 阳光透过羽毛上密集的羽丝间的小缝隙(光栅)而出现衍射现象，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. 2.如图所示为光线通过三棱镜的光路

分，共72 分） 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 全息照相利用了激光的 衍射成像 B. 激光测距是利用激光的平行性好 C. 用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光的相干性好 D. 激光刻录利用激光的亮度高 2. 关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（ ） A. 图甲检查工件的平整度利用光的衍射现象 B. 图乙医用内窥镜利用光的干涉现象 C. 图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野 图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野 D. 图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的 3. 如图所示分别为红光和绿光在相同条件下的干涉和衍射图样。下列判断正确的是（ ） A. 甲图是绿光的衍射图样 B. 乙图是红光的干涉图样 C. 丙图是红光的衍射图样 D. 丁图是绿光的干涉图样 4. 一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b 两束， 如图所示下列说法正确的是（ 如图所示下列说法正确的是（ ） 第2 页/共14 页 （北京）股份有限公司 A. 在玻璃中a 光的传播速度大于b 光的传播速度 B. 在真空中，遇到障碍物时b 光更容易产生明显的衍射现象 C. 增大空气一侧的入射角，a 光线先消失 D. 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距大于b 光的条纹间距 5. 如图所示，图甲是 时刻一简谐横波沿x 轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图

滴撞击伞面后无反弹，已知雨水的密度为 ，伞面的面积约为 ，请根 据上述条件估算当时雨水对伞面的平均撞击力最接近（ ） A． B． C． D． 2．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图的四幅图片中属于单色 光的单缝衍射图样的是 ( ) A． B． C． D． 3．如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，下列说法正确的是（ ） A．阻尼振动是一种受迫振动 B．摆球在P 示，若入射的红、蓝混合激光束不是垂 直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向．下列说 法中正确的是（ ） A．图中光束①是红光，光束②是蓝光 B．对同一小孔，①的衍射现象更明显 C．在透明介质层中光束①比光束②传播更快 D．若光束①、②从透明介质层以相同逐渐增大的入射角射向空气中，则①先发生全 反射 二、多选题；本题共4 小题，每小题4 分，16 分． 由题意可知 联立①②③④解得 根据牛顿第三定律可知雨水对伞面的平均撞击力大小为0.4N。 故选C。 2．B 单色光的单缝衍射图样中间条纹最亮最宽，而双缝则是明暗条纹间距相同．a 是双缝干涉 现象条纹，b 单色光的单缝衍射现象的条纹，c 是波的衍射现象，d 是白光的单缝衍射图样， BD 正确． 3．B A．阻尼振动不是一种受迫振动，故A 错误； BCD．摆球在P 与N 时刻位移相等即单摆

射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高 C．紫外线比紫光的衍射现象明显 D．在电磁波谱中，衍射现象最明显的是γ 射线 答案 AB 解析 X 射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变，故A 正 确；γ 射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高，故B 正确；波长越长，衍射现 象越明显，因此紫光应比紫外线的衍射现象明显，γ 射线衍射现象最不明显，故C、D 错误． 10．关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是(

振现象，故B 错误；火车 进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低，音调变低表示远离，音调变高表示靠近，该现象 与音障的形成类似，故C 正确；在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声音 的衍射现象，故D 错误. 4.(2017·天津卷)手持较长软绳端点O 以周期T 在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质 点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意图如图1.绳上有另一质点P，且O、P 的平衡位置间 下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图A、B)或障碍物(图C、D)，其中能发 生明显衍射现象的有( ) 答案 BD 解析 图B 中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射现象，图D 中障碍物与波长相差不多， 能发生明显衍射现象，图A 中小孔比波长大得多，不能发生明显衍射现象，图C 中障碍物 比波长大得多，不能发生明显衍射现象.故选B、D. 8.(2018·沈阳铁路实验中学高二下学期期中)一列简谐横波沿x 象如图乙所示，则下列说法正确的是( ) 图6 A.该波波速是25 m/s，传播方向沿x 轴负方向 B.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为2.5 Hz C.若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20 m 大很多 D.从该时刻起，质点Q 将比质点P 先回到平衡位置 答案 AD 解析 因t＝0 时刻M 点在平衡位置向上振动，可知波传播方向沿x 轴负方向，波速v＝＝