第十四章　光学章末教考衔接教师用

薄膜干涉现象中的STSE问题【真题1】（2021·浙江6月选考16题）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（）A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C.肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°解析：AB肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，从形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，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、表面张力和粘滞力等作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，D错误。【真题2】（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（）A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动解析：A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。【真题3】（2021·江苏高考6题）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（）解析：C薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，当入射光为复色光时，出现彩色条纹。由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大。干涉条纹上疏下密，是表面张力使得肥皂膜向内凹陷导致的，故C正确，A、B、D错误。1.人教版选择性必修第一册P98【做一做】用肥皂膜做薄膜干涉实验在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。2.鲁科版选择性必修第一册P131【迷你实验室】肥皂液膜上的干涉在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像（如图所示）。衔接分析：人教版必修选择性第一册P98【做一做】栏目、鲁科版选择性必修第一册P131【迷你实验室】，都介绍了用肥皂膜做薄膜干涉实验的原理及现象。近几年的新高考也常以薄膜干涉实验为情境，利用其实验原理、现象及有关迁移知识进行命题，成为新高考的一个考查热点，例如：（1）（2021·浙江6月选考16题）以肥皂膜的干涉条纹为情境，考查了肥皂膜的干涉条纹的成因分析及动态变化分析问题。（2）（2023·山东高考5题）以某种干涉热膨胀仪原理图为情境，考查了劈形空气层的薄膜干涉条纹的特点及动态变化分析问题。（3）（2021·江苏高考6题）以铁丝圈上附有肥皂膜的彩色条纹上疏下密为情境，考查了推测肥皂膜前后两个面的侧视形状的问题。2801.在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置，形成如图所示的肥皂膜侧视图，用黄色光从左侧照射薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列结论错误的是（）A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样B.干涉条纹的分布上疏下密C.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差不变D.若换用红光照射，则条纹间距将变大解析：A薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，故A错误；由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹不是等间距的，而是上疏下密，故B正确；任意相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半倍的波长，其厚度之差不变，故C正确；光波的干涉条纹间距公式为Δx＝ldλ，如果换成红光照射，则波长变长，相邻条纹间距变大，故D2.皂泡在阳光下呈现斑斓色彩，下列说法中正确的是（）A.肥皂泡的斑斓色彩是由于光的色散形成的B.肥皂膜厚度的改变会导致彩色花纹的改变C.肥皂泡表面水分子间的作用力表现为斥力D.肥皂泡内气体的压强等于外部大气的压强解析：B肥皂泡的斑斓色彩是由于光的干涉形成的，故A错误；随着肥皂膜厚度越来越薄，发生干涉的光的波长也越来越短，会导致彩色花纹的改变，故B正确；肥皂泡表面水分子间的作用力表现为引力，故C错误；由于液体的表面张力作用，肥皂泡有收缩的趋势，所以内部压强要大于外部压强，故D错误。3.如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构。光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则（）A.翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象B.翅膀灿烂闪烁是光的色散现象C.翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象D.光在空气中的波长约是在翅脊中波长的2解析：A翅膀灿烂闪烁是光的薄膜干涉现象，选项A正确，B、C错误；λ空气λ翅脊＝v空气Tv翅脊T＝c4.在户外的时候要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。如果所要消除的紫外线的频率为9.0×1014Hz，他选用的薄膜材料对紫外线的折射率为53，那么这种“增反膜”的最小厚度为（A.5.0×10－8m B.8.3×10－8mC.1.0×10－7m D.1.7×10－7m解析：C光程差2d＝nλ（n＝1，2，3，…）而波长λ＝cn·1f＝2×10－膜的厚度至少是膜中波长的12，即为1.0×10－7m。故选C5.利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小（约为微米量级），实验装置如图甲所示，T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为ΔL。则