2026高考一轮总复习 物理课件_第2讲　光的干涉、衍射和偏振_含解析

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（1）定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现 ⁠条 纹；某些区域相互减弱，出现 条纹，且加强区域和减弱区域相 互 的现象。
（2）条件：①两束光的频率 ；②相位差 ⁠。
①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；
②白光照射时，中央为 条纹，其余为 条纹。
1. 定义：指光在传播过程中，遇到障碍物或 时，偏离 ⁠传 播路径而绕到障碍物 传播的现象。
2. 发生明显衍射的条件：在障碍物的尺寸与光的波长 ，甚至 比光的波长还 的时候，衍射现象十分明显。
1. 自然光：包含着在垂直于传播方向上沿 振动的光，而且沿 着各个方向振动的光波的强度都相同。
2. 偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个 ⁠的方向 振动的光。
（1）让自然光通过 形成偏振光。
（2）让自然光在两种介质的界面发生反射和 ，反射光和折射光 可以成为部分偏振光或完全偏振光。
4. 光的偏振现象说明光是一种 波。
1. 频率不同的两列光波相遇也可能发生干涉。（　×　）
2. 在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。（　×　）
3. 阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。 （　×　）
4. 泊松亮斑是光的衍射形成的。（　√　）
5. 光遇到障碍物时都能产生衍射现象。（　√　）
6. 自然光是偏振光。（　×　）
1. （2023·北京高考2题）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光 的（　　）
解析： 　阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现 象，故选C。
2. 〔多选〕（人教版选择性必修第一册P107“练习与应用”T1、T2、T3 改编）下列说法正确的是（　　）
解析： 　当缝的宽度或障碍物的尺寸与光的波长差不多或比波长小时， 会发生明显的衍射现象，且缝的宽度或障碍物的尺寸越小，衍射现象越明 显，故A、D正确；光的波长不变时，狭缝越窄衍射时中央亮条纹越宽，B 错误；当三角形孔减小时，太阳光通过它先形成影，然后是小孔成像，当 其尺寸与光的波长差不多时，会出现衍射图样，C错误。
3. （人教版选择性必修第一册P100“练习与应用”T4改编）劈尖干涉是一 种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃 上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄 膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有 如下特点：
（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；
（2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。
现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜 后，从上往下观察到的干涉条纹（　　）
4. （人教版选择性必修第一册P115“复习与提高”B组T4改编）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同 样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图 所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上，同时S发 出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜 中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜 的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为λ。那么相邻两条 亮纹（或暗纹）间距离的表达式Δy＝ ⁠。
　双缝干涉中亮、暗条纹的判断方法
对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某 点的路程差：
（1）r2－r1＝kλ（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现亮条纹；
注意 对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好 相反。
（2024·吉林高考4题）某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出 一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸 板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察 到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是（　　）
在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2的路程差为实验用光波 波长的1.5倍，P0为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光屏上P1点到S2、S1 的路程差为实验用光波波长的2.5倍。则P0处和P1处将分别呈现（　　）
解析：光源S到缝S1、S2的路程差为实验用光波波长的1.5倍，S1、S2到光屏 上P0处的路程差为0，则光源S发出的光分别经过S1、S2到光屏上P0处的路 程差就等于实验用光波波长的1.5倍，即为实验用光波半波长的3倍，所以 P0处呈现暗条纹；光屏上P1点到S2、S1的路程差为实验用光波波长的2.5 倍，则光源S发出的光分别经过S2、S1到光屏上P1处的路程差等于实验用光 波波长的2.5－1.5＝1倍，即为实验用光波半波长的2倍，所以P1处呈现亮 条纹。故选C。
如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光 照射到薄膜上时，在膜的前表面AA'和后表面BB'分别反射回来，形成两列 频率相同的光波，叠加形成亮、暗相间条纹。
〔多选〕（2025·浙江台州市模拟）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条 纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　）
解析：肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，肥皂膜上的条纹是来自肥 皂膜前后表面的反射光形成的干涉条纹，B正确；若过肥皂膜最高和最 低点的截面是梯形，则干涉条纹间距相等，而肥皂膜的干涉条纹间距 上面宽、下面窄，则肥皂膜从上到下厚度增加得越来越快，过肥皂膜 最高和最低点的截面一定不是梯形，A正确；肥皂膜从形成到破裂的过 程中，液膜上面越来越薄，液膜下面越来越厚，则膜上同一位置来自 前后表面反射光的路程差发生变化，故亮条纹和暗条纹的位置发生了 变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把 柄向上转动90°，由于重力的作用，肥皂膜稳定后仍会上薄下厚，因 此条纹并不会跟着转动90°，D错误。
如图甲所示，牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面 是球冠的凸面，其工作原理为“薄膜干涉”。可以用来判断透镜表面曲率 半径和液体折射率等。把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射 时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗 相间的单色圆环，如图乙所示。它们是由球面和被检测面上反射的光相互 干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情 况有关。以下分析正确的是（　　）
解析：若将玻璃球冠的半径增大一些，则玻璃球冠与被检测的平面的夹角 将减小，它们之间的空气膜的厚度的变化减缓，所以形成的同心圆环的间 距增大，球冠的半径越大，圆环的间距越大，选项A、B错误；牛顿环实验 不仅可以测平面还可以测球面，若观察到的是规则圆环，则被检测的面是 均匀、对称的，选项C正确，D错误。
1. 增透膜的原理：利用光的干涉现象来减少反射光的强度，从而增加透射 光的强度。当光照射到增透膜上时，会在膜的上表面和下表面分别发生反射，形成两 束反射光。这两束反射光会相互干涉，当它们的光程差为半波长的奇数倍 时，就会相互抵消，从而减少反射光的强度。同时，根据能量守恒定律， 反射光的能量减少，透射光的能量就会增加，从而实现增透的效果。2. 应用：应用于光学仪器、眼镜、相机镜头等。
增透膜是一种表面镀层，它利用光的干涉原理减少反射光来增加光在 表面的透过率。某同学的眼镜片镀有一层材料为氟化镁的增透膜，反射光 呈现蓝紫色，已知绿光的频率为5.45×1014 Hz，其在真空中的传播速度为 3×108 m/s，氟化镁对绿光的折射率为1.38，为增加绿光的透过率，该增 透膜的最小厚度约为（　　）
1. 单缝衍射与双缝干涉的特点比较
2. 光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形 成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在 屏上叠加形成的。
【练1】 〔多选〕某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现 象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是（　　）
【练2】 单色光分别入射到直径为da和db的圆孔，形成如图所示的图a和图b 的图样，由图可知（　　）
解析： 　图a中出现的是明暗相间的圆环，是明显的衍射现象，孔的直径 较小；图b出现圆形亮斑，没有明显的衍射现象是因为孔的直径较大，光 沿直线传播，所以图a所对应的圆孔的直径小于图b所对应的圆孔的直径， 即da＜db，故A正确，B、C、D错误。
【练3】 一束激光照在很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　）
解析： 当用激光照射直径接近或小于激光的波长的不透明圆盘时，在 圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状条 纹，这就是泊松亮斑，说明光线偏离原来的直线方向传播，是激光绕过不 透光的圆盘发生衍射现象形成的，泊松最初做本实验的目的是推翻光的波 动性，而实验结果却证明了光的波动性，故A、B、D错误，C正确。
1. 自然光与偏振光的比较
2. 偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、 消除车灯眩光等。
【练4】 （2024·江苏高考2题）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏 幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（　　）
解析： 　立体眼镜的左、右两镜片为透振方向相互垂直的偏振片，开始 时左镜片明亮、右镜片暗，则手机液晶屏幕发出的光的振动方向与左镜片 的透振方向一致，手机屏幕旋转90°，其屏幕发出的光的振动方向与右镜 片的透振方向一致，则左镜片变暗，右镜片变亮，D正确。
【练5】 〔多选〕如图所示，电灯S发射的光先后经过偏振片A和B，人眼 在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（　　）
解析： 　电灯直接发出的光为自然光，A错误；它通过A偏振片后，即 变为偏振光，B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过 沿水平方向振动的光，则P点无光亮，将B转过90°时，偏振光的振动方向 与B偏振片的透振方向平行，偏振光就能通过偏振片，在P处就可看到光 亮，C错误，D正确。
如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被 检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹； 若被检查平面是不平整的，则干涉条纹发生弯曲。
〔多选〕利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的左端垫薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时可观察到图乙或图丙所示的干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
（2024·山东高考4题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所 示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光 垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠 的直径相等为合格，下列说法正确的是（　　）
解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面与下玻璃上表面的 反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块平板玻璃 距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光程差相 等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹 位置处光程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合 格，C正确。
1. 关于自然光和偏振光，以下说法正确的是（　　）
解析： 自然光沿各振动方向的光波的强度相同，故A错误；自然光透过 偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，故B错 误；根据偏振光的特点可知，偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定 方向振动，故C正确；太阳、电灯等普通光源发出的光都是非偏振光，故D 错误。
2. 〔多选〕如图所示，下列说法正确的有（　　）
解析： 　如图甲，自然光由空气射入水面上，反射光是偏振光，A正 确；如图乙，立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的 原理是光的干涉，B错误；如图丙，影子轮廓模糊不清，是光的衍射现 象，故C错误；如图丁，在圆形阴影中心有亮斑，即泊松亮斑，则为光线 通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，D正确。
3. （2023·江苏高考6题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（　　）
4. 如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝 干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射 图样（黑色部分表示亮条纹）。在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹 的颜色依次是（　　）
5. 如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏上的P点 出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差｜r1－r2｜ 应为（　　）
6. 〔多选〕抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束 越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察 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，下列叙 述中正确的是（　　）
解析： 　由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象， 当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距变宽， A、D正确。
7. 〔多选〕可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏 振光通过糖水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角 度α，角度α为锐角，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标度值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，最后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法正确的是（　　）
解析： 　当在偏振片A、B间放糖溶液时，由于糖溶液的旋光作 用，使通过偏振片A的偏振光振动方向转动了一定角度，到达O处的光 强会明显减弱，故A正确，B错误；但当将偏振片B转过一个角度，恰 好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强又为 最强，故偏振片B的旋转角度等于α，同理转动偏振片A也可以达到相 同的效果，故C、D正确。
8. （2023·山东高考5题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准 石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈 形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C 的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是 （　　）
解析： 　当温度升高时，由于C的膨胀系数小于G的膨胀系数，所以标准 平面石英板被G顶起，劈形空气层的厚度变大，B、D错误；经待测柱形样 品上表面反射后透过石英板的光线与直接经石英板下表面反射的光线的路 程差变大，根据条纹位置与干涉光线的路程差相对应，相同路程差的干涉 光向劈尖移动，则条纹向劈尖移动，即条纹向左移动，A正确，C错误。
9. 在雪地训练、比赛时，运动员佩戴了一种利用薄膜干涉原理设计的眼 镜，大大减小了紫外线对眼睛的伤害。该眼镜选用的薄膜材料的折射率为 1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014 Hz，那么这种“增反膜”的厚 度至少是（　　）
10. （2025·湖北黄冈市模拟）如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的 一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂 直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心 位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位 置，反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则（　）
11. 如图所示，一束含有两种频率的复色光斜射向一块厚玻璃砖，玻璃砖 的另一面涂有水银，光线经折射、反射、再折射后从玻璃砖入射面一侧射 出，分成了两束单色光a和b，则下列说法正确的是（　　）
12. 〔多选〕（2024·湖南高考9题）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双 缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。 某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单 色点光源。下列说法正确的是（　　）