2026年菲涅爾衍射與夫瑯禾費(fèi)衍射試題含答案一、選擇題（共5題，每題2分，計(jì)10分）說(shuō)明：請(qǐng)選擇最符合題意的選項(xiàng)。1.在菲涅爾衍射實(shí)驗(yàn)中，若光源與衍射屏的距離增加，則衍射圖樣會(huì)發(fā)生以下哪種變化？A.變得更清晰B.變得更模糊C.不變D.無(wú)法確定2.夫瑯禾費(fèi)衍射與菲涅爾衍射的主要區(qū)別在于什么？A.衍射屏的大小B.衍射光源的類型C.衍射距離的遠(yuǎn)近D.衍射條件的限制3.當(dāng)單縫寬度減小到與波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣的中央亮紋會(huì)怎樣變化？A.變窄B.變寬C.消失D.不變4.菲涅爾衍射公式中，決定衍射條紋疏密的主要因素是？A.光源強(qiáng)度B.衍射屏距離C.波長(zhǎng)D.孔徑大小5.在夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，若將透鏡沿光軸遠(yuǎn)離衍射屏移動(dòng)，則衍射圖樣的變化是？A.變大B.變小C.不變D.消失二、填空題（共5題，每題2分，計(jì)10分）說(shuō)明：請(qǐng)將答案填寫在橫線上。6.菲涅爾衍射是光源和觀察屏與衍射屏距離的__________衍射。答案：有限7.夫瑯禾費(fèi)衍射是光源和觀察屏與衍射屏距離的__________衍射。答案：無(wú)限8.單縫夫瑯禾費(fèi)衍射中，中央亮紋的寬度是其他亮紋寬度的__________倍。答案：29.菲涅爾衍射公式中的次級(jí)波疊加原理由__________提出。答案：菲涅爾10.夫瑯禾費(fèi)衍射的數(shù)學(xué)描述通常使用__________方程。答案：惠更斯-菲涅爾三、簡(jiǎn)答題（共4題，每題5分，計(jì)20分）說(shuō)明：請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。11.簡(jiǎn)述菲涅爾衍射與夫瑯禾費(fèi)衍射的區(qū)別及其適用條件。12.解釋單縫夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣的形成原理，并說(shuō)明中央亮紋強(qiáng)度與其他亮紋強(qiáng)度的關(guān)系。13.菲涅爾衍射公式中，次級(jí)波相位的確定依據(jù)是什么？14.在實(shí)際應(yīng)用中，夫瑯禾費(fèi)衍射有哪些典型用途？（例如光學(xué)儀器中的光闌設(shè)計(jì)等）四、計(jì)算題（共3題，每題10分，計(jì)30分）說(shuō)明：請(qǐng)列出計(jì)算步驟并給出最終答案。15.一束波長(zhǎng)為500nm的單色光垂直照射寬度為0.1mm的單縫，觀察屏距離縫為1m。求中央亮紋的寬度。16.菲涅爾衍射實(shí)驗(yàn)中，光源波長(zhǎng)為600nm，衍射屏與光源距離為0.5m，觀察屏距離衍射屏為1m。若孔徑半徑為0.02m，求第1級(jí)暗環(huán)的位置。17.夫瑯禾費(fèi)衍射中，光源波長(zhǎng)為550nm，透鏡焦距為0.5m，單縫寬度為0.05mm。若觀察屏位于透鏡后1m處，求第3級(jí)暗紋的衍射角。五、論述題（共1題，計(jì)20分）說(shuō)明：請(qǐng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，深入分析菲涅爾衍射與夫瑯禾費(fèi)衍射的特點(diǎn)及其區(qū)別。18.在光學(xué)儀器設(shè)計(jì)（如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡）中，菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射分別有哪些影響？如何通過(guò)衍射理論優(yōu)化儀器性能？（例如光闌設(shè)計(jì)、成像質(zhì)量提升等）答案與解析一、選擇題答案1.B2.C3.B4.C5.A解析：1.菲涅爾衍射是有限距離的衍射，光源或觀察屏距離衍射屏較近，衍射圖樣受距離影響較大，距離增加會(huì)因波前彎曲導(dǎo)致圖樣模糊。2.夫瑯禾費(fèi)衍射是遠(yuǎn)場(chǎng)衍射，光源和觀察屏距離衍射屏均為無(wú)限遠(yuǎn)，通過(guò)透鏡可等效實(shí)現(xiàn)無(wú)限距離條件。3.單縫寬度減小時(shí)，衍射效應(yīng)增強(qiáng)，中央亮紋寬度與縫寬成正比，因此變寬。4.菲涅爾衍射條紋疏密與波長(zhǎng)和孔徑有關(guān)，波長(zhǎng)越短、孔徑越大，條紋越密。5.夫瑯禾費(fèi)衍射中，透鏡遠(yuǎn)離衍射屏?xí)糯髨D樣，因此圖樣變大。二、填空題答案6.有限7.無(wú)限8.29.菲涅爾10.惠更斯-菲涅爾解析：6-7.菲涅爾衍射為有限距離衍射，夫瑯禾費(fèi)衍射為無(wú)限距離衍射。8.中央亮紋寬度是其他亮紋寬度的2倍，這是單縫衍射的基本結(jié)論。9.菲涅爾衍射基于菲涅爾提出的次級(jí)波疊加原理。10.夫瑯禾費(fèi)衍射通過(guò)惠更斯-菲涅爾原理和傅里葉變換描述。三、簡(jiǎn)答題答案11.區(qū)別與適用條件-菲涅爾衍射：光源或觀察屏與衍射屏距離有限，波前彎曲明顯，適用于近距離衍射實(shí)驗(yàn)。-夫瑯禾費(fèi)衍射：光源和觀察屏距離衍射屏無(wú)限遠(yuǎn)，波前平面，適用于遠(yuǎn)場(chǎng)衍射，通過(guò)透鏡可等效實(shí)現(xiàn)。適用條件：菲涅爾適用于激光加工、全息術(shù)等；夫瑯禾費(fèi)適用于光譜分析、光學(xué)儀器成像等。12.單縫夫瑯禾費(fèi)衍射原理單色光通過(guò)狹縫時(shí)，縫內(nèi)每一點(diǎn)可視為次級(jí)波源，波前疊加形成干涉。中央亮紋因縫內(nèi)所有點(diǎn)相位一致疊加最強(qiáng)，兩側(cè)亮紋強(qiáng)度逐級(jí)減弱（強(qiáng)度與sin2θ成正比）。13.次級(jí)波相位確定依據(jù)菲涅爾公式中，次級(jí)波相位由光源到孔徑點(diǎn)的距離和波前傾斜決定，即Δφ=k(r+r'cosθ)，其中k為波數(shù)，θ為衍射角。14.夫瑯禾費(fèi)衍射的應(yīng)用-光學(xué)儀器光闌設(shè)計(jì)（如光束限制、光譜分析）。-透鏡成像校正（消雜散光）。-濾波器設(shè)計(jì)（如激光光束整形）。四、計(jì)算題答案15.中央亮紋寬度計(jì)算公式：Δy=2λL/a代入：λ=500nm=5×10??m，L=1m，a=0.1mm=1×10??mΔy=2×5×10??×1/1×10??=1×10?2m=1cm16.第1級(jí)暗環(huán)位置公式：r?=√(Rλ)代入：R=0.02m，λ=600nm=6×10??mr?=√(0.02×6×10??)≈1.095×10??m=0.1095mm17.第3級(jí)暗紋衍射角公式：asinθ=3λ代入：a=0.05mm=5×10??m，λ=550nm=5.5×10??msinθ=3×5.5×10??/5×10??≈0.033θ≈1.91°五、論述題答案18.光學(xué)儀器中的衍射影響與優(yōu)化-菲涅爾衍射：近距離衍射影響光束質(zhì)量，如激光加工中需避免波前畸變；顯微鏡中需補(bǔ)償菲涅爾次級(jí)波導(dǎo)致的成像模糊。-夫瑯禾費(fèi)衍射：遠(yuǎn)場(chǎng)衍射影響成像分辨率，如望遠(yuǎn)鏡需通過(guò)增大孔徑或減小波長(zhǎng)提升分辨率（衍射極限λ/D）。優(yōu)化方法：-光闌設(shè)計(jì)：