2023年高考物理知识点复习：光的干涉　衍射和偏振（附答案解析）

2023年高考物理热点复习：光的干涉衍射和偏振

【2023高考课标解读】

1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件.

2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.

3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用.

(2023高考热点解读】

一、光的双缝干涉现象

1.产生条件

两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样.

2.杨氏双缝干涉

⑴原理图如图1所示

图1

(2)亮、暗条纹的条件.

①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹.

a.光的路程差Ar=/?—O=以(A=O,1,2…)，光屏上出现亮条纹.

b.光的路程差Ar=z∙2f=(2A+囹=0,12∙∙),光屏上出现暗条纹.

②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色).

③条纹间距公式：∆x=夕

二、薄膜干涉现象

1.薄膜干涉现象

如图3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.

图3

2.薄膜干涉原理分析

(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波.

(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等.单色光照射薄膜时

形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹.

3.薄膜干涉的应用

干涉法检查平面的平整程度如图4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

面不平整，则干涉条纹发生弯曲.

…“标准样板

单色光一一ʃɔ

户*薄片

被检查平面

图4

三、光的干涉和衍射的比较

(I)白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同.

(2)区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等

方面加以区分.

2.干涉与衍射的本质

光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的

形成具有相似的原理.在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在

屏上叠加形成单缝衍射条纹∙

四、光的偏振现象

1.偏振：光波只沿某一特定的方向的振动.

2.自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动

的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光.

3.偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光.光的偏振证明光是

横波.自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.

4.偏振光的理论意义及应用

(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波.光

的偏振现象说明了光波是横波.

(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.

[2023高考押题】

I.将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，

如图所示，则()

A.这是光的衍谢现象

B.这是光的偏振现象

C.这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为梯形

D.若用黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹

【分析】本题根据薄膜干涉现象结合液体表面张力作用，即可解答。

【解答】解：AB.铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，观察到彩色条纹，是薄膜干涉现象，故AB

错误；

C.由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，因表面张力的原因，侧截面是一

个圆滑的曲面，不是梯形，故C错误；

D.黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹，故D正确。

故选：D。

2.在利用双缝干涉实验测波长时，用波长为人的单色光实验，屏上的P点为中央亮条纹,

Q点为第一级亮条纹，如图所示。则下列说法正确的是（）

A.用波长为2人的光实验时，P、Q一定为亮条纹

B.用波长为2人的光实验时，第一级亮纹向下稍微移动一些

C.用波长为2入的光实验时，Q点仍为亮条纹

D.用波长为2人的光实验时，P、Q间没有亮条纹

【分析】根据题意分析P点和Q点到双缝的光程差，结合光程差与波长的关系分析条纹情

况。

【解答】解：P点为中央亮条纹，说明P点到两狭缝的距离差等于零，Q为第一级亮条纹,

说明Q点到a、b两狭缝的距离差等于波长的一倍，即入，用波长为2入的光实验时，P点到两狭

缝的距离差仍为零，Q点到两狭缝的距离差仍为入，为半波长的一倍，则Q点为暗条纹，第一级

亮条纹应向上移动，P、Q间没有亮条纹。

故ABC错误，D正确；

故选：D。

3.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之

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。当某单色光垂直入射

后，从上往下看到亮暗相间的干涉条纹如图乙所示。下面关于条纹的说法正确的是（）

甲乙

A.任意相邻暗条纹所对应的薄膜厚度差随其厚度增加而增大

B.任意一条亮条纹所在位置对应的空气薄膜厚度不一定相等

C.若仅在图甲装置中抽去一张纸片，则图乙所示干涉条纹将变密

D.若仅减小垂直入射的单色光频率，则图乙所示干涉条纹将变疏

【分析】本题根据相邻明条纹间距规律：亮纹间距正比与波长，即可解答。

【解答】解：

A.任意相邻暗条纹对对应的薄膜厚度差相等，与薄膜厚度无关，故A错误；

B.任意一条亮条纹所在位置对应的空气薄膜厚度相等，故B错误；

C.当抽去一张纸片后，薄膜的厚度变薄，因相邻明条纹间总相差一个波长，所以薄膜的厚度

变薄后，在单位长度上出现的条纹就变少，条纹变得稀疏了，故C错误：

D.若仅减小垂直入射的单色光频率，入射光波长增大，相邻条纹间距变大，条纹变稀疏故D

正确。

故选：D。

4.在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏，如图所示。用单色平行光照射狭

缝，下图哪幅最可能是在一次单缝衍射实验中狭缝较窄时拍摄的照片（）

【分析】根据衍射条纹的特点进行判断，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄.

【解答】解：在不透光的挡板上有一个宽度可调节的狭缝，缝后放一光屏用平行单色光照射

狭缝，缝越窄，屏上被照亮的宽度越大；缝越窄，通过缝的光越少，光的亮度越小。故A正确，

BCD错误。

故选：Ao

5.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示的明暗相间的干涉条纹。下列关

于该区域薄膜厚度d随坐标X的变化图像，可能正确的是（）

【分析】从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为透明薄膜厚度的2

倍，当光程差△x=n入时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的透明薄膜的厚度差为上，且

2

干涉条纹与入射光在同一侧，从而即可求解。

【解答】解：用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列

光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上

表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差Ax=n入时此处表现为亮

条纹，即当薄膜的厚度d=n∙2-,时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条

2

纹的间距逐渐减小，结合干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐增大,

故D正确，ABC错误。

故选：D。

6.以下说法中正确的是（）

A.对于同一障碍物，波长越小的光波越容易绕过去

B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象

C.红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变

D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉

【分析】波长越大的光波越容易发生衍射现象；通过三棱镜出现光的折射色散；根据V=人f

与v∙,即可确定波长的变化；检查平面的平整度是利用了光的干涉，即可求解。

n

【解答】解：A.对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，容易绕过去，故A

错误；

B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，故B错误；

C.根据V=入f与vJ,红光由空气进入水中，波速变小，波长变短，但颜色不变，故C错

n

误；

D.透明的标准样板和单色光检有平面的平整度，是利用两者之间的空气薄层的反射面，获取

频率相同的光，利用了光的干涉，故D正确。

故选：D。

7.利用光的干涉原理可以检测甲烷、二氧化碳、瓦斯等气体的浓度，具有精度高、操作简

便的特点。如图为一甲烷检测仪的工作原理图，其中P点为双缝中垂线与光屏的交点。贝∣J（）

B.P点出现亮条纹，可知此时甲烷室中没有甲烷

C.随着甲烷室中甲烷浓度的变化，光屏上相邻两干涉条纹的间距也相应变化

D.通过测量干涉条纹在光屏上的位移量，可以知道甲烷在空气中的含量

【分析】当两列波频率相同时产生干涉现象，满足光程差是半波长的偶数倍，就可以在该点

出现亮条纹，满足光程差是半波长的奇数倍，就可以在该点出现暗条纹；光通过不同介质频率不

改变。

【解答】解：A、通过空气和甲烷，光的频率不变，能在光屏上观察到干涉条纹，故A错误：

B、只有满足光程差是波长的整数倍，就可以在P点出现亮条纹，故B错误；

C、由于光的频率未变，相邻两干涉条纹间距不变，故C错误；

D、光通过的介质浓度改变，干涉条纹相对原位置会在光屏上有位移，通过测量位移量，可

以知道甲烷在空气中的含量，故D正确。

故选：Do

8.下面四种与光有关的事实中，主要是由于光的衍射引起的现象是（）

A.用光导纤维传播信号

B.白光通过一狭缝后会在狭缝后面白色的光屏上出现彩色条纹

C.一束白光通过三棱镜形成彩色光带

D.观赏日出时看到太阳的位置比实际位置偏高

【分析】光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号；彩色条纹是由于光的衍射引起；色

散是同种玻璃对不同的单色光的折射率不同造成的；根据光的折射现象判断。

【解答】解：A、光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的衍射无关，故A错

误；

B、白光通过一狭缝后，在屏上看到的彩色条纹是由于光的衍射引起的，故B正确；

C、白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入

射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的衍射无关，故C错

误；

D、当太阳升起时，太阳实际位置在地平线下面，通过折射我们看见了太阳，看到的是下面

太阳的虚像，对于我们来说太阳的位置比实际位置偏高，故D错误。

故选：B,

9.下列说法正确的是（）

A.光具有波粒二象性说明光子一边振动一边向远处传播

B.半衰期表明放射性元素的放射强度与时间成反比

C.α粒子散射实验中，有些a粒子发生大角度偏转的原因是与原子核发生了直接碰撞

D.原子中电子的运动不能看作一个具有确定坐标的质点的轨道运动

【分析】光既有波动性又有粒子性，波粒二象性中所说的波是一种概率波，波粒二象性中所

说的粒子，是指其不连续性，是一份能量；根据放射性强度的定义判断；根据a粒子发生大角

度偏转的原因判断；原子中电子不能用确定的坐标描述，它们在空间各处出现的几率是有一定规

律的，是一种概率波。

【解答】解：A、麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说，光既具有波动性又具有粒子性，

光既能像波一样向前传播，同时光也是由一个个不可分割的能量子组成的，具有粒子性，故A

错误；

B、放射性元素的放射强度指处于某一特定能态的放射性核在单位时间内的衰变数，与衰变

时间无关，故B错误;

C、α粒子散射实验中，有些a粒子发生大角度偏转的原因是受到原子核内电荷的斥力发生

的，故C错误；

D、原子中电子不能用确定的坐标描述，但是它们在空间各处出现的几率是有一定规律的，

是一种概率波，描述电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动的原子模型是玻尔原

子模型，故D正确。

故选：D。

10.如图,将点燃的酒精灯置于肥皂薄膜前,薄膜上会出现明暗相间的条纹。这是光的（）

A.干涉现象B.衍射现象C.反射现象D.折射现象

【分析】薄膜上会出现明暗相间的条纹。

【解答】解：薄膜上会出现明暗相间的条纹，这是光的干涉现象。故A正确，BCD错误。

故选：Ao

11.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。

现在将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（）

A.与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些

B.与原来不相同的明暗相间的条纹，而且中央明条纹比两侧的宽些

C.只有一条与缝宽对应的明条纹

D.无条纹，只存在一片红光

【分析】如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的衍射条纹.

【解答】解：这束红光通过双缝产生了干涉现象，说明每条缝都很窄，这就满足了这束红光

发生明显衍射现象的条件，这束红光形成的干涉图样特点是，中央出现明条纹，两侧对称地出现

等间隔的明暗相间条纹；这束红光通过单缝时形成的衍射图样特点是，中央出现较宽的明条纹,

两侧对称地出现不等间隔的明暗相间条纹，且距中央明条纹远的明条纹亮度迅速减弱，所以衍射

图样看上去明暗相间的条纹数量较少，故B正确，ACD错误。

故选：B«

12.利用图a所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图b中甲和乙两种图样。

贝IJ()

光屏

甲乙

图b

A.甲对应单缝，乙对应双缝

B.甲对应双缝，乙对应单缝

C.都是单缝，甲对应的缝宽较大

D.都是双缝，甲的双缝间距较大

【分析】根据干涉条纹与衍射条纹的区别：干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条

纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大。

【解答】解：干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间

的亮纹的宽度最大，向两边渐渐减小，

因此甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。

故选：Ao

13.肥皂泡在阳光下呈现彩色，则（）

A.肥皂泡表面水分子间表现为斥力

B.肥皂泡内气体压强小于外部气体压强

C.肥皂泡呈现彩色是由于光的衍射形成的

D.肥皂膜厚度改变会导致彩色条纹移动

【分析】液体表面张力；薄膜干涉现象。

【解答】解：A、肥皂泡表面水分子间距离r略大于r（）,分子间作用力表现为引力，故A错

误；

B、肥皂泡稳定时由于表面张力作用，泡内气体压强稍大于外部气体压强，故B错误；

CD、通常而言，不同位置的肥息膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，来自前后两个面

的反射光的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹，在另一些位置，

叠加后相互削弱，出现了暗条纹，由于不同颜色的光波长不同，导致从肥皂膜的前后两面反射的

光在不同位置相互加强，所以从肥皂膜上看到的亮条纹的位置也会不同，薄膜上不同颜色的光的

条纹的明暗位置不同，相互交错，看上去呈彩色，所以这是薄膜干涉现象，肥皂膜厚度改变会导

致彩色条纹移动，故C错误，D正确。

故选：D。

14.用铁环粘上肥皂液，用白炽灯光照射，从反射光的方向去看，呈现如图所示的现象，最

上部是较宽的黑色条纹,其下是若干彩色条纹图，已知可见光的频率为3.9×10,4HZ-7.5×IO14HZ,

请估算肥皂膜最上面黑色条纹区域的厚度最大值为（）

A.20nmB.IOOnmC.200nmD.2000nm

【分析】根据薄膜干涉的原理分析解答，应用波长与频率的关系可解得。

【解答】解：由于重力作用，肥皂液逐渐向下流动，形成上薄下厚的形状，上部的肥皂膜越

来越薄，当厚度恰好等于可见光波长的工时，从膜的前表面反射回来的光和从后表面反射回来的

4

光的光程差为波长的工，叠加的结果是减弱，所以看起来是黑色。

2

8

膜的厚度最大值为d=工人.=—LOTTm=100mm，故ACD错误,

4

4mm4fmax47.5×lθɪ

B正确。

故选：Bo

15.利用双缝干涉装置测红光波长时，得到红光的干涉图样；仅将红光换成蓝光，得到另一

干涉图样。两图样如图所示，下列说法正确的是（）

m图甲um图乙u

A.红光比蓝光更容易发生衍射现象

B.将光屏远离双缝，干涉条纹间距减小

C.图甲为红光的干涉图样

D.用蓝光照射某金属时能发生光电效应，改用红光照射也一定能发生光电效应

【分析】依据干涉条纹间距公式Ax=L入，结合干涉条纹的间距，从而确定光的波长长短,

d

再由波长越长的明显衍射现象越明显，最后依据入射光的频率不低于极限频率，即可发生光电效

应现象。

【解答】解：AC、由题目图可知，根据干涉条纹间距公式Ax=L入，图甲条纹间距较短，

d

而乙图条纹间距较长，那么图甲对应光的波长较短，图乙对应光的波长较长，由于蓝光波长小球

红光，因此图甲为蓝光干涉图样，红光的波长比蓝光长，因此更容易发生衍射现象，故A正确，

C错误；

B、根据干涉条纹间距公式Ax=L入，当将光屏远离双缝，干涉条纹间距增大，故B错误;

d

D、若蓝光照射某金属时能发生光电效应，红光的频率低于蓝光，当改用红光照射，若其频

率不低于极限频率，才一定能发生光电效应，故D错误。

故选：A0

16.关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（）

A.用复色光投射就看不到条纹

B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果

C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹

D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大

【分析】发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到相干光源，由条纹间距干

涉Ax=L入，知双缝干涉的条纹是等间距的明、暗相间的条纹.

d

【解答】解：A、复色光投射时也可以发生干涉，在光屏上呈现干涉条纹，故A错误；

B、明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果，故B正确；

C、把光屏前移或后移，也能看到明暗相间条纹，故C错误;

D、根据AX=Lχ,由于蓝光的波长小于红光波长，所以蓝光干涉条纹的间距比红光的小,

d

故D错误；

故选：B«

17.如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（）

6光的干涉图样

A.从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角大

B.照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流一定大

C.在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大

D.若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大

【分析】根据图象比较干涉条纹间距大小，再根据Ax=L人判断波长，从而判断频率大小，

d

频率大的折射率大，根据11=£判断传播速度，根据SinC=」判断发生全反射时临界角大小，光

Vn

电效应时饱和电流与入射光的强度有关，a光的频率大，则能量大。

【解答】解：AB、由图可知a光的干涉条纹间距小于b光，根据Ax=L入可知，a的波长

d

小于b光，则a光的频率大于b光，a的折射率大于b光，根据SinC=」可知，同种介质射入真

n

空发生全反射时，b光临界角大，故A错误；

B、光电效应时饱和电流与入射光的强度有关，所以无法判断饱和电流的大小，故B错误;

C、a的折射率大于b光,根据n=£可知,在同种介质中传播时a光的传播速度比b光的小，

V

故C错误；

D、若两光均由氢原子能级跃迁产生，因a光的频率大，所以产生a光对应光子的能量大于

b光对应光子的能量，产生a光的能级能量差大，故D正确。

故选：D。

18.以下说法中正确的是（）

A

共振曲线

如图可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大

单色光

B.挡板如图是双缝干涉示意图，若只将光源由蓝色光改为红色光,

两相邻亮条纹间距离Ax变大

C.被检测平面如图是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将

薄片向右移动，条纹间距将变大

*IW皿阳

NP图中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，绕水

平轴在竖直面内顺时针缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程中，光屏P上的光亮度

保持不变

【分析】A选项由图像分析结论；

B选项根据双缝干涉条纹间距离公式系」人分析；

C选项根据薄膜干涉原理，当光程差为波长的整数倍时，出现亮条纹，当光程差为半个波长

的奇数倍时，出现暗条纹：

D选项光发生偏振现象。

【解答】解：A.由图可知，当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能

量越小，振动幅度越小，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大,

振动幅度越大，故A错误；

B.根据条纹间距与波长的关系Ax=L入

将光源颜色由蓝色改为红色，则波长增大，两相邻亮条纹间距离将增大，故B正确:

C.当将薄片向右移动时，即增大空气薄层的厚度，则同级的光程差的间距变小，故干涉条

纹间距会变小，故C错误；

D.当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程时，此时MN的振动

方向是垂直的，故光屏P上的光亮度最暗，故D错误。

故选：B.

19.隐身飞机通过运用多种隐形技术降低飞机的信息特征，使雷达难以发现、识别、跟踪和

攻击。飞机隐身途径主要有两种：一是改变飞机的外形和结构，减小回波，二是飞机表面采用能

吸收雷达波的涂敷材料。

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由

此可获得目标至电磁波发射点的距离、方位、高度等信息。常规雷达采用波长为0.0Im-O.Im之

间的厘米波，隐身飞机在常规雷达反射的能量几乎与一只麻雀反射的能量相同，因此在常规雷达

的屏幕上看不到隐身飞机的回波。而米波雷达采用波长为Im-Iom之间的米波，与隐身飞机的

外形尺寸相匹配,从而发生谐振,大大增强了飞机回波信号的能量,从而使飞机的隐身效果下降。

下列说法正确的是（）

A.米波不能产生偏振现象

B.米波的频率约为厘米波频率的10倍

C.米波的传播速度小于厘米波的传播速度

D.常规雷达比米波雷达的分辨率更高