2025屆高考物理：光的干涉與衍射 限時訓練（含解析）

2025屆高考物理：光的干涉與衍射限時訓練

一、單選題（本大題共5小題）

1.平凸透鏡其中一個表面是個球面，球面的半徑叫做這個曲面的曲率半徑，另

一個表面是平面。如圖甲所示，把一塊平凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓紅光從

上方射入，從上方沿入射光方向觀察平凸透鏡，可以觀察到圖乙所示明暗（紅

黑）相間的圓環(huán)狀條紋，這就是牛頓環(huán)。以下說法正確的是（）

入射光

圖乙

A.圓環(huán)狀條紋是由凸透鏡的上、下表面反射光干涉形成的

B.若僅改用紫光照射，則各處條紋間距將變窄

C.若僅換用曲率半徑更小的平凸透鏡，則各處條紋間距將變寬

D.若僅改用白光照射，則看到的是黑白相間的圓環(huán)狀條紋

2.如圖用頻率為了的單色光，垂直照射雙縫，在光屏上。是中央亮條紋，尸點是

。上方第二條亮條紋中心，己知雙縫間距為d,雙縫到光屏的距離為3光速為

c,下列說法正確的是（）

A.該單色光的波長2=cf

B.r2~rr=2cf

C.OP之間的距離為蜉

df

D.若換用頻率更大的單色光照射雙縫，。點上方第二條亮條紋中心在尸點上方

A.圖1檢驗工件N平整度的操作中，通過干涉條紋可推斷出P為凸處、。為

凹處

B.圖2是一束單色光進入足夠長的平行玻璃磚后傳播的示意圖，當入射角廠

從0。增大到90°（不包括90。）過程中，始終有光線從"'面射出

C.圖3中，當M固定不動，將N從圖示位置開始繞水平軸在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)

動90。的過程中，光屏P上光的亮度保持不變

D.圖4為光的雙縫干涉圖樣

4.如圖所示，某同學做雙縫干涉實驗，尸為光屏。若單縫S從雙縫Si、S2的中

央對稱軸位置處稍微向下移動，下列說法正確的是（）

|s、I

s---i------4

卜

A.干涉條紋間距變小，中央亮條紋的位置上移

B.干涉條紋間距不變，中央亮條紋的位置上移

C.干涉條紋間距變小，中央亮條紋的位置下移

D.干涉條紋間距變大，中央亮條紋的位置下移

甲乙丙丁

A.圖甲中，分子間距離由弓變化到弓的過程中，分子間作用力為引力

B.圖乙中，若只增大彈簧振子的振幅，彈簧振子的周期將變大

C.圖丙中，若只增大擋板到屏的距離，兩相鄰亮條紋間距離將變小

D.圖丁中，若A球先擺動，則B、C球擺動穩(wěn)定后，運動周期相同

二、多選題（本大題共3小題）

6.如圖所示是1834年物理學家勞埃德觀察到光的干涉現(xiàn)象的原理圖。光源S發(fā)

出波長為600nm的光有一部分直接射到足夠大的屏，上，另一部分經(jīng)鏡面〃反

射到屏，上，對鏡面的入射角接近90。，這兩部分光重疊產(chǎn)生干涉，在屏〃上出

現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，這稱之為勞埃德鏡干涉，勞埃德鏡干涉的條紋間距與波

長的關系與楊氏雙縫干涉相同，則（）

[上2

5cm10cm80cm

A.相鄰的兩條亮條紋間距約為5.7xl（）Tm

B.屏〃上與鏡面在同一水平線上的點出現(xiàn)亮條紋

C.屏，上出現(xiàn)干涉條紋的區(qū)域長度約為6.3x10-3m

D.若光源S改為白光，屏，上會出彩色條紋

7.一束復色光射到平行玻璃磚的上表面，經(jīng)玻璃磚下表面射出后分為a、6兩束

光，下列說法正確的是()

A.在玻璃磚中a光的傳播速度小于6光的傳播速度

B.若從同一介質(zhì)射入真空，發(fā)生全反射時a光的臨界角比6光的大

C.通過同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋間距

D.a、6兩束光分別照射到同種金屬上，相應的遏止電壓分別為優(yōu)和Ub,Ua>

Ub

8.(多選)用雙縫測量某種單色光的波長的實驗裝置如圖甲所示，光屏上某點

尸到雙縫Si、S2的路程差如圖乙所示為7.5X10-7m,如果用頻率為6.OXlO^Hz

的綠光照射雙縫，已知真空中的光速為3X108m/s,下列說法正確的是

甲乙

A.該綠光的波長是5X10-7nm

B.P點出現(xiàn)暗條紋

C.僅將綠光換成紅光，則光屏上相鄰兩亮條紋的中心間距變小

D.僅將單縫靠近雙縫，則光屏上相鄰兩亮條紋的中心間距不變

三、實驗題(本大題共2小題)

9.(1)圖1(b)是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，圖1(a)是一點燃的酒精燈，往

火焰上撒些鹽后，在圖1(b)上的火焰像上可看到的條紋圖樣是。

(2)利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度。如圖2(a)所示，現(xiàn)使透明標準板

〃和待檢工件”間形成一楔形空氣薄層，并用單色光照射，可觀察到如圖2(b)

所示的干涉條紋，條紋的彎曲處戶和。對應于2和6處。從彎曲的條紋可知同一

亮條紋上c、d點對應的薄膜厚度相同，判斷/處缺陷為、6處缺陷為(選填“凹

陷”或“凸起”)。當減少薄片的厚度，則相鄰的干涉條紋間距會(選填“變

大、變小或不變”)。

(a)(b)(a)(b)

圖1圖2

10.如圖，一束復色光從平行玻璃磚上表面入射，入射角為9,經(jīng)平行玻璃磚上

表面折射后，分成a、6兩束單色光。

(1)若增大入射角9,a、分兩束單色光在平行玻璃磚下表面發(fā)生全

反射(填反射或“不能”);

(2)若用a、6兩束單色光分別在同一裝置中做雙縫干涉實驗，得到的條紋間距

較小的是單色光(填“a”或“6”)；

(3)若a、6兩束單色光與腑的夾角分別為30°和45°,則此時a、6兩束單

色光在平行玻璃磚中傳播的時間之比為ta：tb=o

四、解答題(本大題共2小題)

11.(1)兩列光干涉時，光屏上的亮條紋和暗條紋到兩個光源的距離與波長有

什么關系？

(2)聲的干涉也遵循類似的規(guī)律。設想在空曠的地方相隔一定位置的兩個振動

完全一樣的聲源，發(fā)出的聲波波長是0.6m,觀察者A離兩聲源的距離分別是

4.5m和5.4m,觀察者B離兩聲源的距離分別是4.3m和5.5m。這兩個觀察者聽

到聲音的大小有什么區(qū)別？

12.1801年，托馬斯?楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用

單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實驗)。洛埃鏡實驗的基本裝置如

圖所示，S為單色光源。S發(fā)出的光直接照射在光屏上，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S'發(fā)出

的，這樣就形成了兩個一樣的相干光源。設光源S到平面鏡的距離和到光屏的距

離分別為a和1,平面鏡左端到SS'的距離為b,平面鏡的長度為c,光的波長為

4。

(1)用作圖法標出光發(fā)生干涉的區(qū)域；

(2)求光屏上出現(xiàn)干涉條紋區(qū)域的豎直長度；

(3)寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Ax的表達式。

參考答案

1.【答案】B

【詳解】A.圓環(huán)狀條紋是由凸透鏡與平面玻璃所夾空氣膜的上、下表面反射光

干涉形成的，故A錯誤；

B.當光程差為波長的整數(shù)倍時為亮條紋，當光程差為半個波長的奇數(shù)倍時為暗

條紋，紫光波長比紅光波長短，若將紅光改用紫光來照射，則條紋間距將變窄，

故B正確；

C.若換用曲率半徑更小的凸透鏡，則空氣膜從內(nèi)到外厚度的變化變快，條紋間

距變窄，故C錯誤；

D.白光是復色光，若用白光照射，看到的是彩色的環(huán)狀條紋，故D錯誤。

故選Bo

2.【答案】C

【詳解】根據(jù)波速、波長關系c=〃，2,故A錯誤；P點是。點上方第二

條亮條紋中心，r2-=2A=y,故B錯誤；雙縫干涉兩條相鄰亮條紋中心間

距==壬，0P之間的距離為24x=筆,故C正確；若換用頻率更大（波

長更短）的單色光照射雙縫，。點上方第二條亮條紋中心在尸點下方，故D錯

誤。故選Co

3.【答案】B

【詳解】A.薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條

紋可知，尸處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相等，知P處凹

陷，而。處檢查平面右邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，知。處凸

起，故A錯誤；

B.當入射角廠逐漸增大，根據(jù)折射定律，折射角也逐漸增大，由于折射角小于

入射角，且因光在上表面的折射角等于下表面的入射角，則不論入射角如何增

大，玻璃磚中的光線不會消失，故肯定有光線從面射出，故B正確；

C.圖3中，當M固定不動，將N緩慢轉(zhuǎn)動70。的過程中，M、N的透振方向變?yōu)?/p>

相互垂直，此時光屏P上光的亮度最暗，故C錯誤；

D.單縫衍射出現(xiàn)中間寬，兩邊窄的明暗相間的條紋，雙縫干涉圖樣出現(xiàn)的是明

暗相間的等間距的條紋，故D錯誤。

故選B?

4.【答案】B

【詳解】在雙縫干涉實驗中，若把單縫S從雙縫Si、S的中心對稱軸位置稍微向

下移動，通過雙縫Si、S2的光仍是相干光，仍可產(chǎn)生干涉條紋，如圖所示

根據(jù)干涉條紋間距公式/尤=:4,可知，雙縫到光屏的距離和雙縫的間距不變，

所產(chǎn)生干涉條紋間距不變，但中央亮紋的位置經(jīng)過S1、&到S的路程差仍等于

0,因SS1>SS2,且SS1+S1P=SS2+S2P,那么S]P<S2P,則中央亮紋尸的位

置略向上移。選Bo

5.【答案】D

【詳解】A.圖甲中，分子間距離由弓變化到弓的過程中，分子距離增大，分子勢

能減小，分子力做正功，分子間作用力為斥力，A錯誤；

B.彈簧振子的周期為7=2萬「，圖乙中，若只增大彈簧振子的振幅，彈簧振子

的周期不變，B錯誤；

C.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式=圖丙中，若只增大擋板到屏的距離，L

增大，兩相鄰亮條紋間距離將變大，C錯誤；

D.圖丁中，若A球先擺動，則B、C球擺動穩(wěn)定后，B、C都做受迫振動，B、C

振動的周期都等于驅(qū)動力的周期，A、B、C球運動周期相同，D正確。選D。

6.【答案】ACD

【詳解】AB：作出反射光的范圍如圖所示，

根據(jù)=其中d=2x0.05cm=0.1cm,L=5cm+10cm+80cm=95cm,可

d

得相鄰的兩條亮條紋間距約為心=5.7、107m,屏〃上出現(xiàn)干涉條紋的區(qū)域一定

是反射光到達的區(qū)域，由圖可知屏〃上與鏡面在同一水平線上的點不會出現(xiàn)亮條

紋，A正確，B錯誤；

C：根據(jù)相似三角形的幾何關系得，區(qū)域中的最高點到鏡面所在平面的距離為

%,有…\一黑,解得％=9.0x10-3m，區(qū)域中的最低點到鏡面所在平面的

距離為也，有c黑,解得4=2x10-3m,屏〃上出現(xiàn)干涉條紋的區(qū)域

0.05x100.153

長度約為△h=h[_h2=6.3x10-3m,C正確；

D：若光源S改為白光，屏，上各種單色光都會產(chǎn)生各自的間距不同的干涉條

紋，所以會出彩色條紋，D正確。選ACD。

7.【答案】AD

【詳解】A.由公式可知，a光的折射率大于6光的折射率，由公式v=￡

sinrn

可知，在玻璃磚中a光的傳播速度小于6光的傳播速度，A正確；

B.由公式sinC=L可知，折射率越大，臨界角越小，則從同一介質(zhì)射入真空，發(fā)

n

生全反射時a光的臨界角比6光的小，B錯誤；

C.由于a光的折射率大于6光的折射率，則a光的頻率大于6光的頻率，由公

式c=X□可知，a光的波長小于6光的波長，由公式可知，通過同一雙縫

a

干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋間距此<此，C錯誤；

D.由愛因斯坦光電效應方程和eU=Ekmax可得eU=a1嘰，則

Ua>Ub,D正確。選AD。

8.【答案】BD

【詳解】該綠光的波長是2=弓=梁黑爪=5義10-7小，故A錯誤；因為△%=

7.5xlO-7m=|A,半波長的奇數(shù)倍是干涉的減弱點，P點出現(xiàn)暗條紋，故B正

確；僅將綠光換成紅光，紅光波長更長，根據(jù)以=；4知其他條件不變，波長變

大，條紋寬度變大，則光屏上相鄰兩條紋的中心間距變大，故C錯誤；根據(jù)4x=

引知僅將單縫靠近雙縫，不改變條紋間距，則光屏上相鄰兩亮條紋的中心間距

不變，故D正確。故選BDo

9.【答案】（1）水平的明暗相間的干涉條紋，（2）凹陷；凸起；變大

【詳解】（1）在火焰上撒些鹽會使酒精燈發(fā)出黃色的光，光線照在肥皂膜上

時，肥皂膜前后兩個表面的反射光線會發(fā)生干涉，設肥皂膜厚度為d,若

2d=nA,呈現(xiàn)亮條紋2d=（2”+1）1，呈現(xiàn)暗條紋，同一個厚度一個條紋，肥皂膜

由于重力的作用，上薄下厚，所以會出現(xiàn)水平的明暗相間的干涉條紋。

（2）[1][2][3]薄膜干涉為等厚干涉，即同一個條紋處的空氣膜厚度相同，所以

c、，點對應處的空氣膜厚度相同，從彎曲的條紋可知，/處檢查平面左側(cè)的空氣

膜與右邊相同，所以/處應該凹陷，8處檢查平面右側(cè)的空氣膜厚度與左側(cè)相

同，所以6處凸起，當減小薄片的厚度，即減小空氣膜的厚度，導致同級的光程

差的間距變大，則干涉條紋間距會變大。距變大，則干涉條紋間距會變大。

10.【答案】不能；a,2:73

【詳解】（1）[1]根據(jù)光路可逆原理，在平行玻璃磚下表面入射角一定小于臨

界角，不能發(fā)生全反射。

（2）[2]因為所以兒＜4，根據(jù)Ax=,，則a單色光形成的干涉條紋間

a

距較小。

（3）[3]設平行玻璃磚的厚度為d,折射角為夕，在平行玻璃中的傳播距離為

sin3

S=\,a、6兩束單色光折射率之比為%:%=/著=型黑=0：1,傳播速

cospsmt/sin30

sin45°

「cdnl

度v=5，r=A,得f=￡行，所以傳播的時間之比為。%=2:6

11.【答案】（1）見解析；（2）A聽到的聲音小，B聽到聲音大

【詳解】出現(xiàn)明條紋的條件為a=成（"=0,1,2,3…），出現(xiàn)暗條紋的條件為

AX=（^2W+1）5，（"=0,1,2,3…），觀察者A離兩聲源的距離差為

%=5.4m-4.5m=0.9m=3x1,振動減弱，聽到的聲音最小，觀察者B離兩聲源

的距離差為&B=5.5m-4.3m=1.2m=24,振動加強，聽到的聲音最大

12.【答案】（1）見解析；（2）（3）小?

仇b+c）2a

【詳解】（1）根據(jù)作圖法可得下圖

其中陰影部分為發(fā)生干涉的區(qū)域;

（2）由幾何關系可得7=7，-----=—,d=H—h,聯(lián)立可得[=%]-

bIb+cIb（b+c）

（3）光源直接發(fā)出的光和被平面鏡反射的光實際上是同一列光，是相干光，該

干涉現(xiàn)象可以看做雙縫干涉，所以SS'之間的距離為d,則d=2a,而光源S到光

屏的距離看以看做雙孔屏到像屏距離乙則乙=/,根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間

的距離公式可得

a2a

知識歸納總結(jié)

（本頁為知識歸納總結(jié)頁，用戶使用此文檔時可刪除本頁內(nèi)容）

2025屆高考物理：光的干涉與衍射限時訓練解析

一、單選題解析

牛頓環(huán)實驗：本題主要考察光的干涉現(xiàn)象及其原理。牛頓環(huán)是由凸透鏡與平面玻璃間空氣膜上下表

面反射光干涉