2025年高考物理一轮总复习课件 第14章 第35讲 光的干涉、衍射和偏振

第十四章光第35讲光的干涉、衍射和偏振知识梳理·易错辨析核心考点·重点突破名师讲坛·素养提升提能训练练案[70]知识梳理·易错辨析一、光的干涉1．定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现__________，某些区域相互减弱，出现__________，且加强区域和减弱区域相互________的现象。2．条件：两束光的频率________、相位差________。亮条纹暗条纹间隔相同恒定3．双缝干涉(1)原理如图所示。(2)条纹特点①单色光：形成____________的条纹，中央为亮条纹。②白光：光屏上出现________条纹，且中央亮条纹是________(填写颜色)。③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝___________。明暗相间彩色白色4．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面________的两列光波。(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的______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。反射厚度二、光的衍射偏振1．光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长____________，甚至比光的波长________的时候，衍射现象才会明显。2．三种衍射图样的比较(1)单缝衍射：中央亮条纹又宽又亮，两侧有明暗相间的条纹；白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。(2)圆孔衍射：中央为一亮斑，亮斑周围出现明暗相间的不等距圆环。相差不多还小(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到__________(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现________(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。不透明亮斑3．光的偏振现象(1)偏振：光波只沿____________的方向的振动。(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿____________振动的光，而且沿各个方向振动的光波的________都相同，这种光叫作自然光。(3)偏振光：在________于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。某一特定一切方向强度垂直(4)偏振光的形成①让自然光通过__________形成偏振光。②让自然光在两种介质的界面发生反射和________，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。(5)光的偏振现象说明光是一种______波。偏振片折射横三、激光的特点及应用1．传播方向、偏振、相位等性质完全________，可以进行光纤通信。2．平行度好，可以进行精确的________。3．亮度高，可以进行切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以做“光刀”。相同测距1．光的颜色取决于折射率。()2．只有频率相同的两列光波才能产生稳定的干涉图样。()3．在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。()4．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()5．自然光是偏振光。()6．光学镜头上的增透膜利用的是光的干涉现象。()7．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小。()×√×××√√核心考点·重点突破1光的干涉现象

(能力考点·深度研析)►考向1双缝干涉2．亮、暗条纹的判断方法对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差：注意：对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。(2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的()B【跟踪训练】(亮暗条纹的判断)激光作为单色性极好的光源而得到广泛应用。如图所示，用频率为ν的激光照射双缝干涉实验装置，光屏上出现明暗相间的干涉条纹。图中的P点为第14级暗条纹的位置。已知真空中的光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1为()A►考向2薄膜干涉1．形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。2．亮、暗条纹的判断(1)在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。注意：式中λ为光在薄膜中的波长。3．薄膜干涉现象的应用(1)增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。(2)利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。(2023·山东卷)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A[解析]

由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A。【跟踪训练】(2023·河北卷)制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是()A．上述现象与彩虹的形成原理相同B．光在薄膜的下表面发生了全反射C．薄膜上下表面的反射光发生了干涉D．薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色C[解析]

上述现象是由于光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要为光的折射，上述现象与彩虹的形成原理不相同，故A错误；硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉，振动加强，故B错误，C正确；根据光的干涉中相互加强的条件，可知当薄膜的厚度发生变化时，满足加强条件的波长也会发生改变，导致硅片呈现不同的颜色，故D错误。故选C。2光的衍射和偏振现象(基础考点·自主探究)1．对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。2．双缝干涉与单缝衍射的比较内容干涉衍射现象在光叠加区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、振动方向相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小典型实验杨氏双缝干涉单缝衍射(圆孔衍射、圆盘衍射)内容干涉衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等、中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹3．光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。4．对光的偏振的理解(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。【跟踪训练】(对衍射条件的理解)用单色红光通过不同形状的小孔，光屏上呈现出如图的图样，则小孔形状，判断正确的是()

A

B

C

DB[解析]

由图发现，横向的衍射现象比纵向的衍射现象更明显，根据发生明显衍射的条件可知，横向的小孔长度应该小于纵向的小孔长度。故选B。(干涉和衍射的比较)(多选)(2022·山东卷，10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是()A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹ACD(对偏振光的认识)(多选)关于光的偏振，下列说法正确的是()A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰C．所有的波都具有偏振现象D．自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光AB[解析]

自然光透过偏振片后的光振动方向只沿着偏振片的透振方向，故自然光透过偏振片后变为偏振光，故A项正确；拍摄水面下的景物时，加偏振片可以防止反射光的干扰，使像更清晰，故B项正确；只有横波才有偏振现象，故C项错误；自然光射到两种介质的界面上，调整入射角的大小，可以使得折射光和反射光都为偏振光，故D项错误。(观察光的偏振现象)如图所示，人眼隔着偏振片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光都看不到，那么，以下说法中正确的是()A．使A和B同时转过90°，能够看到透射光B．单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗C．单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮D．单使A转动时，始终看不到透射光

C[解析]

使A和B同时转过90°，仍不能看到透射光，原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光。说明两个偏振片正好相垂直，现在同时转依然看不到，故A项错误；单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮，故B项错误，C项正确；单使A转动时，渐渐看到透射光，故D项错误。故选C。名师讲坛·素养提升几何光学与物理光学的综合应用