2025高考物理總復(fù)習(xí)光的干涉、衍射和偏振

第十四章光第2課時(shí)光的干涉、衍射和偏振目標(biāo)要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件。3.知道發(fā)生明顯衍射的條件。內(nèi)容索引考點(diǎn)一

光的干涉現(xiàn)象考點(diǎn)二

光的衍射和偏振現(xiàn)象考點(diǎn)三

幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用課時(shí)精練><考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象1.光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)

條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)

條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。(2)條件：兩束光的頻率

、相位差恒定。亮暗相同2.雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋。(1)條紋間距：Δx＝

對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大。(2)明、暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。3.薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)明、暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長(zhǎng)為λ。在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。在Q處，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度。例1

(2023·江蘇卷·6)用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的√例2

(2023·江蘇南通市崇川區(qū)等5地聯(lián)考)如圖甲所示，將一塊平板玻璃a放置在另一玻璃板b上，在一端夾入兩張紙片，當(dāng)單色光從上方入射后，從上往下可以觀察到如圖乙所示的干涉條紋。則A.任意相鄰的亮條紋中心位置下方的空氣

膜厚度差相等B.彎曲條紋對(duì)應(yīng)位置的空氣膜厚度不相等C.若抽去一張紙片，條紋變密D.干涉條紋是由a、b上表面反射的光疊加產(chǎn)生的√光在空氣膜中的光程差為Δx＝2d即光程差為空氣膜厚度的2倍，當(dāng)光程差Δx＝nλ(n＝1,2…)時(shí)此處為亮條紋，當(dāng)光程差為Δx＝(n＋

)λ(n＝0,1,2…)時(shí)此處為暗條紋，所以任意相鄰的亮條紋中心位置下方的空氣膜厚度差相等，選項(xiàng)A正確；根據(jù)A的分析可知，彎曲條紋中心位置下方的空氣膜厚度相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)光程差Δx＝nλ(n＝1,2…)時(shí)此處為亮條紋，則相鄰亮條紋之間的空氣膜的厚度差為

，顯然抽去一張紙后空氣膜的傾角變小，故相鄰亮條紋之間的距離變大，干涉條紋變稀疏了，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加產(chǎn)生的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。例3

(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是√薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，當(dāng)入射光為復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋。由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。返回光的衍射和偏振現(xiàn)象><考點(diǎn)二1.光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸足夠

的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。2.光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿

振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都

。(2)偏振光：在

于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)

的方向振動(dòng)的光。一切方向小相同垂直特定(3)偏振光的形成①讓自然光通過(guò)

形成偏振光。②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和

，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。(5)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種

波。偏振片折射橫1.陽(yáng)光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。(

)2.泊松亮斑是光的衍射形成的。(

)3.光遇到障礙物時(shí)都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。(

)4.自然光是偏振光。(

)×√√×例4

如圖甲所示，等腰△ABC為一棱鏡的橫截面，AB＝AC；一平行于BC邊的細(xì)光束從AB邊射入棱鏡，在BC邊經(jīng)過(guò)一次反射后從AC邊射出，出射光分成了不同顏色的Ⅰ、Ⅱ兩束光。圖乙是這兩束光分別通過(guò)相同的雙縫和單縫裝置后形成的圖樣，下列說(shuō)法正確的是A.Ⅰ光的波長(zhǎng)比Ⅱ光的短B.Ⅰ光在棱鏡中的傳播速度比Ⅱ光的小C.圖乙中a是Ⅱ光的干涉圖樣D.圖乙中c是Ⅰ光的衍射圖樣√由折射定律可得，Ⅱ光的折射角小，折射率大，所以Ⅱ光的頻率大，波長(zhǎng)短，故A錯(cuò)誤；由n＝

得，Ⅰ光在棱鏡中的傳播速度比Ⅱ光的大，故B錯(cuò)誤；其他條件相同時(shí)，干涉條紋間距與波長(zhǎng)成正比，Ⅱ光的波長(zhǎng)短，故題圖乙中a是Ⅰ光的干涉圖樣，故C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射圖樣中央亮條紋寬度越寬，故題圖乙中c是Ⅰ光的衍射圖樣，故D正確。單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰亮(暗)條紋間距不等各相鄰亮(暗)條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都有明暗相間的條紋，干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；從本質(zhì)上看都屬于光波的疊加，干涉是從雙縫通過(guò)兩列頻率相同的光波在屏上疊加形成的，衍射是由來(lái)自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的例5

(2023·江蘇南通市模擬)如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，卻看不到光亮，則A.電燈S發(fā)出的光是偏振光B.偏振片A起檢偏器的作用C.以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)45°，在P處看到光亮D.將B沿SP向A平移至某位置時(shí)，在P處看到光亮√電燈S發(fā)出的光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，屬于自然光，故A錯(cuò)誤；自然光先經(jīng)過(guò)偏振片A形成偏振光，當(dāng)偏振片B的透振方向與A的透振方向不垂直時(shí)，才能從P點(diǎn)看到光亮，所以A是起偏器，B是檢偏器，故B錯(cuò)誤；由于此時(shí)人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮，說(shuō)明A、B透振方向垂直，以SP為軸將A轉(zhuǎn)過(guò)45°，則透過(guò)A的偏振光的振動(dòng)方向?qū)⒋嬖谄叫杏贐透振方向的分量，此時(shí)將有部分光可以透過(guò)B，在P處可以看到光亮，故C正確；無(wú)論將B沿SP向A平移至何位置，透過(guò)A的偏振光的振動(dòng)方向始終與B的透振方向垂直，在P處始終看不到光亮，故D錯(cuò)誤。返回幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用><考點(diǎn)三1.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由v＝λf知，當(dāng)f改變時(shí)，波長(zhǎng)改變，光速改變。2.同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，由n＝

知，n越大，傳播速度越小。3.光的頻率、折射率、波速、波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率f低→高同一介質(zhì)中折射率n小→大同一介質(zhì)中速度v大→小波長(zhǎng)λ大→小臨界角大→小通過(guò)棱鏡的偏折角小→大例6

(2023·江蘇省期初學(xué)情調(diào)研改編)如圖所示為一束太陽(yáng)光射到截面為六邊形的冰晶上時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說(shuō)法不正確的是A.在冰晶中，a光的傳播速度較大B.通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較小D.用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，a光的中央亮條紋更寬√由于a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，根據(jù)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中央亮條紋越寬，故a光中央亮條紋更寬，故D正確。返回課時(shí)精練1.(2023·江蘇南通市如皋市模擬)透過(guò)偏振片觀察手機(jī)屏幕上的字。隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)，畫面出現(xiàn)明、暗交替的變化，則A.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是偏振光，光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直B.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是偏振光，光的振動(dòng)方向與傳播方向平行C.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是自然光，光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直D.從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是自然光，光的振動(dòng)方向與傳播方向平行√12345678910111213隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)，畫面出現(xiàn)明、暗交替的變化，說(shuō)明從手機(jī)屏幕出來(lái)的光是偏振光，偏振光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。123456789101112132.(2024·江蘇省百師聯(lián)盟摸底聯(lián)考)下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是A.荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠將光線會(huì)聚B.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫間距變小，則相鄰亮條紋間距變大C.肥皂泡在陽(yáng)光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象D.觀看立體電影時(shí)需配戴特制眼鏡利用了光的干涉現(xiàn)象√1234567891011121312345678910111213荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于光線發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰亮條紋間距Δx＝

若雙縫間距d變小，則相鄰亮條紋間距Δx變大，故B正確；肥皂泡表面可以看到彩色條紋，是因?yàn)榉试砼莸那昂蟊砻娣瓷浠貋?lái)的兩列光發(fā)生干涉，故C錯(cuò)誤；觀看立體電影時(shí)需配戴特制眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。3.(2024·江蘇省聯(lián)考)甲、乙、丙三列水波的波長(zhǎng)分別為λ甲、λ乙、λ丙，先后通過(guò)同一狹縫得到的圖像如圖，則A.λ甲＝λ乙＝λ丙 B.λ甲<λ乙<λ丙C.λ甲>λ乙>λ丙 D.λ甲>λ乙＝λ丙√12345678910111213根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件，障礙物、孔的尺寸與波長(zhǎng)相比差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)能發(fā)生明顯的衍射，不同水波通過(guò)相同狹縫，題圖甲衍射最為明顯、題圖丙最不明顯，故波長(zhǎng)關(guān)系為λ甲>λ乙>λ丙，故選C。4.(2023·江蘇蘇州市三模)自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉條紋，而窗戶玻璃的前后表面反射光則不能形成干涉條紋，這是由于經(jīng)窗戶玻璃前后表面反射的同種色光疊加時(shí)A.頻率差不恒定 B.波長(zhǎng)差不恒定C.相位差不恒定 D.光速差不恒定√12345678910111213形成穩(wěn)定干涉條紋的條件是頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同，依題意經(jīng)玻璃窗的前后表面反射的同種色光疊加時(shí)頻率不變且振動(dòng)方向相同，所以不能形成干涉條紋的原因是相位差不恒定。故選C。5.(2023·江蘇泰州市調(diào)研)用光傳感器能直觀地演示雙縫干涉，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，某次實(shí)驗(yàn)的雙縫間距d＝0.6mm，調(diào)整雙縫到光傳感器的距離L＝0.3m，在計(jì)算機(jī)中得到圖乙所示光強(qiáng)變化的圖樣，可以推斷該實(shí)驗(yàn)所用單色光波長(zhǎng)為A.200nm B.400nmC.600nm D.800nm√123456789101112136.如圖所示，某種光盤利用“凹槽”“平面”記錄信息，激光照射到“凹槽”會(huì)產(chǎn)生極小反射光強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是A.“凹槽”產(chǎn)生極小光強(qiáng)是由于衍射現(xiàn)象形成B.激光在透明介質(zhì)中的傳播速度與“平面”反射

光的傳播速度相同C.激光在透明介質(zhì)中的波長(zhǎng)可能為“凹槽”深度

的3倍D.“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同√12345678910111213“凹槽”產(chǎn)生極小光強(qiáng)是由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，是由于干涉現(xiàn)象形成，故A錯(cuò)誤；透明介質(zhì)中激光的傳播速度小于真空中光速，故激光在透明介質(zhì)中的傳播速度與“平面”反射光的傳播速度不相同，故B錯(cuò)誤；由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，考慮到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍應(yīng)為激光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故C錯(cuò)誤；“凹槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光，頻率相同，故D正確。123456789101112137.(2023·江蘇南京市六校聯(lián)合體調(diào)研)如圖所示，由兩種單色光組成的復(fù)色光，通過(guò)足夠大的長(zhǎng)方體透明材料后分成a、b兩束，則A.在該透明材料中，a光的傳播速度小于b光的

傳播速度B.相同條件下，a光比b光衍射明顯C.只要滿足一定的條件，a、b兩束光可以發(fā)生干涉D.從該透明材料射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較大√12345678910111213b光折射率較小，則頻率更低，波長(zhǎng)更長(zhǎng)，相同條件下，

b光比a光衍射明顯，故B錯(cuò)誤；兩束光頻率不同，不可以發(fā)生干涉，故C錯(cuò)誤；123456789101112138.(2023·江蘇省11月仿真模擬)如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理圖，單縫S0、雙縫中點(diǎn)O、屏上的P0點(diǎn)位于雙縫S1和S2的中垂線上，入射光波長(zhǎng)為600nm，屏上P0和P處為兩條相鄰的亮條紋。下列說(shuō)法正確的是A.雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為300nmB.減小雙縫S1和S2之間的距離，條紋間距將隨之減小C.若換成波長(zhǎng)為400nm的入射光，則P點(diǎn)處將形成暗

條紋D.遮住S1，則屏上不能形成明暗相間的條紋√12345678910111213P0和P處為兩條相鄰的亮條紋，則雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為600nm，A錯(cuò)誤；根據(jù)Δx＝

可知減小雙縫S1和S2之間的距離，條紋間距將隨之增大，B錯(cuò)誤；若換成波長(zhǎng)為400nm的入射光，則雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為半波長(zhǎng)的3倍，P點(diǎn)處將形成暗條紋，C正確；遮住S1會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，能在屏上形成明暗相間的條紋，D錯(cuò)誤。123456789101112139.如圖所示是一豎立的肥皂薄膜的截面，一束單色平行光射向薄膜，在薄膜上產(chǎn)生干涉條紋，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.干涉條紋的產(chǎn)生是光在薄膜前后兩表面反射形成的

兩列光波疊加的結(jié)果B.觀察干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，薄膜上的

干涉條紋是水平的C.觀察干涉條紋時(shí)，薄膜上的干涉條紋是水平的，若薄膜在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)

過(guò)90度角，則條紋將變成豎直的D.用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比用黃光照射時(shí)小12345678910111213√12345678910111213由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形狀，干涉條紋是光在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果，故A正確；觀察干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)薄膜，由于重力的作用，薄膜仍然呈現(xiàn)如圖所示的形狀，且薄膜干涉是等厚干涉，同一條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同，故條紋是水平的，B正確，C錯(cuò)誤；12345678910111213其他條件相同時(shí)，干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，由于黃光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，故用黃光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距較大，用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距較小，故D正確。10.(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是√1234567891011121311.彩虹是雨后太陽(yáng)光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開水滴時(shí)再次折射形成的。如圖所示，一束太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，一條是紅光，另一條是紫光。則下列說(shuō)法正確的是A.a光是紅光，b光是紫光B.若用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，

a光條紋間距小于b光條紋間距C.若遇到相同的障礙物，a光比b光更容易發(fā)生明顯衍射D.在水滴中傳播時(shí)，a光的速度大于b光的速度√12345678910111213太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴時(shí)，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根據(jù)折射定律，可知na>nb，折射率大則頻率高，則a光是紫光，b光是紅光，A錯(cuò)誤；12345678910111213由A可知λa<λb，根據(jù)Δx＝

可知，用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光條紋間距小于b光條紋間距，遇到相同的障礙物，b光比a光更容易發(fā)生明顯衍射，B正確，C錯(cuò)誤；由n＝