高考物理一輪復習考點精講精練第30講　光的干涉、衍射和偏振（原卷版）

第30講光的干涉、衍射和偏振1.理解光的干涉現象，掌握雙縫干涉中出現亮暗條紋的條件.2.理解光的衍射現象，知道發(fā)生明顯衍射的條件.3.知道光的偏振現象，了解偏振在日常生活中的應用．考點一光的雙縫干涉現象1．產生條件兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產生穩(wěn)定的干涉圖樣．2．楊氏雙縫干涉(1)原理圖如圖所示(2)亮、暗條紋的條件．①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現亮條紋．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2…)，光屏上出現暗條紋．②白光：光屏上出現彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色)．③條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ.（2024?深圳二模）1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果（稱洛埃鏡實驗）。實驗基本裝置如圖所示，單色光源S發(fā)出的光直接照在光屏上，同時S發(fā)出的光還通過平面鏡反射在光屏上。從平面鏡反射的光相當于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，這樣就形成了兩個相干光源。設光源S到平面鏡所在平面的距離和到光屏的距離分別為a和L，光的波長為λ。如果僅改變以下條件，關于光屏上相鄰兩條亮紋間距Δx的描述正確的是（）A．平面鏡水平向左移動少許，Δx將變小 B．平面鏡豎直向下移動少許，Δx將變小 C．光屏向左移動少許，Δx將變大 D．點光源S由紅色換成綠色，Δx將變大（2024?黑龍江模擬）有a、b兩束單色光從空氣中平行照射在平行玻璃磚上，它們經玻璃折射后射入空氣的光線如圖示，則有關a、b光的說法正確的是（）A．在玻璃中傳播時a光的速度較大 B．在同一雙縫干涉實驗裝置發(fā)生干涉時a光的干涉條紋間距較大 C．從同一介質射向空氣時a光發(fā)生全反射的臨界角較小 D．a光和b光頻率相同（2024??？谝荒＃┯脠D甲所示裝置探究光的波動現象，用紅光照射擋板上的雙縫，光屏上得到如圖乙所示的圖樣。為使中央亮條紋變寬，下列辦法中可行的是（）A．增大雙縫間的距離 B．增大擋板和光屏間的距離 C．移動激光器遠離光屏 D．將紅色激光換成綠色激光考點二薄膜干涉現象1．薄膜干涉現象如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．2．薄膜干涉原理分析(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波．(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應的薄膜的厚度相等．單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋．3．薄膜干涉的應用干涉法檢查平面的平整程度如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲．（2024?棗莊一模）利用薄膜干涉原理可以測量金屬絲的直徑。將矩形的平行薄玻璃板AB放在水平標準工件的上面，右側墊有粗細均勻的直金屬絲，在標準工件與玻璃板之間形成一個楔形空氣膜，其截面如圖所示。用波長為λ的光，垂直標準工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行條紋，測出相鄰亮條紋中心間的距離為Δx，金屬絲與標準工件的接觸點D到楔形頂端C點的距離為L，以下說法正確的是（）A．條紋方向平行于CD B．金屬絲的直徑λL2ΔxC．當金屬絲向右移動少許時，Δx變小 D．在同一位置換用更細的金屬絲時，Δx變?。?024?蘇州模擬）如圖所示，兩塊標準平面玻璃板中間形成一個劈形空間，劈尖角θ＝2×10﹣4rad，（θ很小時，可認為sinθ≈tanθ≈θ）。用波長λ＝600nm的單色光從上方照射，從上往下看到干涉條紋。當在劈形空間內充滿某種液體時，相鄰亮條紋間距減小了0.5mm，則該液體的折射率為（）A．32 B．43 C．65（2024?濰坊一模）制造半導體元件，需要精確測定硅片上涂有的二氧化硅（SiO2）薄膜的厚度。把左側二氧化硅薄膜腐蝕成如圖甲所示的劈尖，用波長λ＝630nm的激光從上方照射劈尖，觀察到在腐蝕區(qū)域內有8條暗紋，且二氧化硅斜面轉為平面的棱MN處是亮紋，二氧化硅的折射率為1.5。則二氧化硅薄膜的厚度為（）A．1680nm B．1890nm C．2520nm D．3780nm考點三光的干涉和衍射的比較1．衍射與干涉的比較兩種現象比較項目單縫衍射雙縫干涉不同點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條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋注意1.白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現彩色條紋，但光學本質不同．2．區(qū)分干涉和衍射，關鍵是理解其本質，實際應用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分．2．干涉與衍射的本質光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，從本質上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理．在衍射現象中，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋．（2024?河西區(qū)二模）可見光為我們呈現了色彩斑斕的世界和各種有趣的現象。用紅光和藍光完成各種實驗，以下說法中正確的是（）A．紅光和藍光分別射入同一塊玻璃磚，藍光在玻璃磚中的傳播速度更大 B．紅光和藍光分別從純水射向空氣，藍光發(fā)生全反射的臨界角更大 C．用同樣的裝置進行雙縫干涉實驗，藍光相鄰兩亮條紋間的間距更大 D．用紅光進行單縫衍射實驗，狹縫越窄，衍射后在屏上產生的中央亮條紋越寬（2024?重慶模擬）如圖所示，ABCD為半圓柱體玻璃的橫截面，O為圓心，CD為直徑，E為直徑上一點。一束由a、b兩種光組成的復色光從真空中由E點射入玻璃，a光傳播至A點，b光傳播至B點。所有光線與半圓面平行，AB∥CD，∠DEA＝60°，∠DEB＝37°，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，則下列說法正確的是（）A．b光傳播到B點會發(fā)生全反射 B．a光在玻璃中的傳播速度小于b光 C．同一障礙物，a光的衍射現象比b光明顯 D．a光沿EA傳播的時間等于b光沿EB傳播的時間（2024?遼寧模擬）光刻機是制作芯片的核心裝置，主要功能是利用光線把掩膜版上的圖形印制到硅片上。如圖所示，DUV光刻機使用的是深紫外線，其波長為193nm。為提高投影精細圖的能力，在光刻膠和投影物鏡之間填充液體以提高分辨率，則與沒加入液體相比，下列說法正確的是（）A．深紫外線進入液體后傳播速度變大 B．傳播相等的距離，深紫外線在液體中所需的時間更長 C．深紫外線光子的能量在液體中更大 D．深紫外線在液體中更容易發(fā)生衍射，能提高分辨率考點四光的偏振現象1．偏振：光波只沿某一特定的方向的振動．2．自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光．3．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光．光的偏振證明光是橫波．自然光通過偏振片后，就得到了偏振光．4．偏振光的理論意義及應用(1)理論意義：光的干涉和衍射現象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振現象說明了光波是橫波．(2)應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等．（2024?東城區(qū)一模）如圖甲、圖乙分別為研究光現象的兩個實驗，下列說法正確的是（）A．如圖甲正中央的亮點是由于光通過小孔沿直線傳播形成的 B．如圖甲所示現象是光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣，它與光通過圓孔得到的衍射圖樣是一樣的 C．如圖乙中的P、Q是偏振片，P固定不動，緩慢轉動Q，只有如圖中所示P、Q的“透振方向”相平行的位置時光屏才是亮的 D．如圖乙所示現象可以表明光波是橫波（2024?天津模擬）太赫茲通信作為實現6G（第六代通信技術）愿景的關鍵技術，已得到全球通信業(yè)認可。2023年4月，我國成功完成了太赫茲軌道角動量的實時無線傳輸通信實驗，實現重大技術突破，為6G通信技術的發(fā)展提供了重要保障和支撐。該實驗通信頻率為1.1×105MHz，遠遠超出5G（第五代通信技術）信號頻率。關于該實驗信號與5G信號下列說法正確的是（）A．該實驗信號和5G信號都屬于電磁波，且都可能是縱波 B．該實驗信號和5G信號都一定具有偏振現象 C．該實驗信號相比5G信號光子能量更小 D．該實驗信號相比5G信號在真空中的傳播速度更小（2024?全國一模）光學既是物理學中一門古老的學科，又是現代科學領域中最活躍的前沿科學之一，具有強大的生命力和不可估量的發(fā)展前景，下列關于光學現象說法中正確的是（）A．“泊松亮斑”是圓孔衍射結果 B．光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉原理 C．雙縫干涉實驗中，若只增大雙縫的間距，則干涉條紋間距變大 D．汽車前窗玻璃使用偏振片是為了增加透射光的強度題型1楊氏雙縫干涉（2024?惠州一模）某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到如圖（a）所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖（b）所示。他改變的實驗條件可能是（）A．換用了波長更短的單色光 B．適當減小了雙縫到光屏之間的距離 C．適當增大了雙縫之間的距離 D．換用了頻率更低的單色光（2024?金華二模）光程是光學中的概念，定義為光在介質中經過的幾何路程與該介質折射率的乘積。當兩束相干光的光程差為光在真空中波長的整數倍時，在屏幕上出現亮條紋。瑞利干涉儀就是一種利用該原理測量氣體折射率的儀器。如圖甲所示，兩束光的光程差為零時，屏幕上O點為零級干涉亮條紋。將長度為l、裝有待測氣體的透明薄管放在S1后面，如圖乙所示，零級亮條紋移至屏幕上的O'點，O點為第k級干涉亮條紋。已知空氣的折射率為n0，所用光在真空中的波長為λ，待測氣體的折射率為（）A．(k?1)λl+n0C．kλl D．（2024?曲靖一模）半圓形玻璃磚在光學中有許多重要應用，可以用來做許多光學實驗。如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的左側面沿半徑射入，經AB界面折射后分為a、b兩束光，則下列說法正確的是（）A．玻璃對b光的折射率大于對a光的折射率 B．現將入射光繞O點順時針轉動，則b光先消失 C．在半圓形玻璃中，b光的傳播時間大于a光的傳播時間 D．分別用a、b光在同一個裝置上做雙縫干涉實驗，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距題型2薄膜干涉（2024?雨花區(qū)校級模擬）如圖所示，將附有一層肥皂液膜的圓形鐵絲圈豎直放置在紅色光源的右側，人在與光源同側的位置觀察液膜，下列說法正確的是（）A．若將該裝置放在地球表面上觀察，可看到豎直直條紋 B．若將該裝置放在空間站上觀察，可看到水平直條紋 C．若該裝置在地球表面觀察到的水平直條紋的間距為Δx1，在月球表面觀察到的水平直條紋的間距為Δx2，則Δx1＜Δx2 D．若將紅色光源換為藍色光源，在地球表面觀察到的水平直條紋的間距將增大（多選）（2024?烏魯木齊二模）我國光伏發(fā)電技術處于世界領先地位。為提高光伏發(fā)電效率，需要在光伏玻璃的上表面涂一層增透膜，而增透膜材料的折射率對透光率有明顯影響。我國某廠家發(fā)明了空心納米粒子增透膜（內部呈蜂窩狀結構），改變了材料的折射率，顯著提高了透光率。若增透膜使用折射率為n1的實心納米粒子材料制成，其最小厚度為d1；若增透膜使用折射率為n2的空心納米粒子材料制成，其最小厚度為d2則（）A．n1＜n2 B．n1＞n2 C．n1d1＝n2d2 D．n1d1＞n2d2（2023?山東模擬）如圖所示，P、M、N為三個透明平板，M與P的夾角α略小于N與P的夾角β，一束平行光垂直P的上表面入射，下列干涉條紋的圖象可能正確的是（）A． B． C． D．題型3光的衍射（2024?揭陽二模）關于光學現象，下列說法正確的是（）A．圖甲：光導纖維中，不管光的入射角多大，一定能發(fā)生全反射 B．圖甲：若光源是白光，則射出光導纖維的光一定是彩色的 C．圖乙：看到彩色條紋，是因為光發(fā)生了衍射現象 D．圖乙：看到彩色條紋，是因為光發(fā)生了干涉現象（2024?湖北模擬）將塑料瓶下側開一個小孔，瓶中灌入清水，水就從小孔流出。將激光水平射向塑料瓶小孔，觀察到激光束沿水流方向發(fā)生了彎曲，光被完全限制在水流內，出現了“水流導光”現象。則下列說法正確的是（）A．“水流導光”是一種光的衍射現象 B．“水流導光”是一種光的全反射現象 C．改用折射率較小的液體，更容易發(fā)生“水流導光”現象 D．激光在水中的傳播速度大于其在空氣中的傳播速度（2024?海安市校級模擬）如圖所示，一束寬度為d的平行光沿水平方向傳播，經過不透光的擋板后照射到豎直墻面上，過擋板上邊緣的水平延長線與豎直墻面相交于O點，下列說法正確的是（）A．光線不會進入到O點下方的墻上 B．光只會沿直線前進，一定不會進入到O點下方的墻上 C．光的波長越長，光線進入到O點下方墻上的區(qū)域越大 D．光的能量越大，光線進入到O點下方墻上的區(qū)域越大題型4光的偏振（2024?西城區(qū)校級模擬）關于光的傳播現象及應用，下列說法正確的是（）A．“3D電影”的播放和觀看利用了光的干涉 B．水中的氣泡看起來特別明亮，是因為光從水射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故 C．利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 D．一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的波長變長（多選）（2024?汕頭一模）下列四幅生活情景，關于光的理論，說法正確的是（）A．甲圖，陽光照射下肥皂泡呈現彩色，是光的干涉現象 B．乙圖，海市蜃樓是光的反射現象 C．丙圖，茂密的樹葉間有彩色的光環(huán)，是光的折射現象 D．丁圖，偏光太陽鏡可以減少炫光，是光的偏振現象（多選）（2024?順慶區(qū)校級一模）下列說法正確的是（）A．若做簡諧運動的彈簧振子的周期為T，振子動能大小的變化周期為0.5T B．若某一物體運動過程中沿運動方向的合外力F與位移x之間滿足關系F＝kx，說明該物體可能做簡諧運動 C．與超聲波相比，在相同條件下，頻率較低的次聲波更加容易發(fā)生明顯衍射 D．根據折射率的計算式n=cvE．可以通過偏振現象區(qū)分橫波與縱波題型5電磁振蕩物理量的變化、LC振蕩電路的周期和頻率（2024?通州區(qū)模擬）LC振蕩電路中，此時電容器上極板帶正電，電流方向如圖所示，則（）A．線圈兩端電壓減小 B．線圈中的電流減小 C．線圈中的磁通量減小 D．線圈中的磁場能減小（2024?浙江模擬）如圖甲為電容器上極板電量q隨時間t在一個周期內的變化圖線，如圖乙為LC振蕩電路的某一狀態(tài)下磁感線的情況。則（）A．圖乙狀態(tài)一定發(fā)生在0～t1時間內 B．圖乙狀態(tài)一定發(fā)生在t3～t4時間內 C．t1～t2時間內電路中磁場能增強 D．t2～t3時間內自感電動勢減?。?024?深圳二模）圖甲為測量儲罐中不導電液體高度的電路，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構成的電容C置于儲罐中，電容C可通過開關S與電感L或電源相連。當開關從a撥到b時，由電感L與電容C構成的回路中產生的振蕩電流如圖乙所示。在平行板電容器極板面積一定、兩極板間距離一定的條件下，下列說法正確的是（）A．儲罐內的液面高度降低時，LC回路振蕩電流的頻率將變小 B．t1﹣t2內電容器放電 C．t2﹣t3內LC回路中電場能逐漸轉化為磁場能 D．該振蕩電流的有效值為2題型6電磁場理論、電磁波譜（2022