2024版高考物理一轮复习教材：讲光的干涉衍射和偏振教学课件

第2讲光的干涉、衍射和偏振

知识点90光的干涉

教材知识萃I

在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加

定义

强区域和减弱区域相互间隔

条件两束光的频率相同、相位差恒定

(1)单色光产生明、喑条纹的条件：

光

①光的路程差人(n=0,1,2,…)时，光屏上出现亮条纹；

的双缝1

②光的路程差X=(2〃+1号(〃=0.1.2.…时，光屏上出现暗条纹

干干涉

类

涉

型⑵相邻亮(暗)条纹间距公式：A-v=

a

原理：由于重力作用，薄膜厚度上薄下厚，入射光照在薄膜的不同位置，来自前、后两个面的反射

薄膜

光路程差不同，叠加后出现亮条纹或暗条纹

干涉

应用：增透膜、检测光学平面平整度

知识点90光的干涉

1.［多选］如图所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光经过同一个双缝干涉装置形成的干涉图样，下列说法正

确的是门口门口Gui—

A.a光的频率比b光的频率低

B.在真空中，a光的速率比b光的速率小UUE□

C.在同一介质中，a光的速率比b光的速率小

D.在同一介质中，a光的临界角比b光的临界角小

答案

1.CD由题图可知a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距，由&总可知a光波长小于b光的波长，由c=Af可知a光

的频率匕tb光的频率高，故A错误；在真空中所有光的速率都相同，故B错i吴；在同一介质中，光的解越高折射率越

大,即有馆％,,由7=:可知a光的速率匕tb光的速率小，故C正确；由C项分析知在同一介质中有n%,,由sinI”可知a

光的临畀角比b光的临畀角小，故D正确。

知识点90光的干涉

3.［多选］在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，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

A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样

B.用白光照射时，薄膜上会有彩色条纹Efi

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

答案

3.BCD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；用白光照射时，由于

白光是复色光，具有不同的波长，薄膜上不同波长的光的明暗条纹的位置不同，所以会看到彩色条纹，故B正确；任意

两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是波长的一半，故C正确；光波的干涉条纹的间距公式为如果换成红光

照射，贝।被长变长，相邻条纹间距变大，古如正确。【点拨】薄膜干涉是等厚干涉。

知识点90光的干涉

4.某一质检部门利用光的干涉原理贝症矿泉水的折射率。如图所示，单缝S、屏上的P。点位于双修,不应的中垂

线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为所;与心。当介质为矿泉水时，屏上

P点处是P,上方第2条亮条纹的中心。则

A.Z\x次于Zkxi

B.该矿泉水的折射率脸

C.当介质为空气B寸，P上晟2条粉的中心在P点的下方

D.仅海,水平向左移动少许，就不能观察到干涉图样了

知识点90光的干涉

答案

4B由廿勺可知，干涉条纹间距正比于波长，设入射光在空气中的波长为2,在矿泉水中的波长为入，矿泉水的折射

n

率为n,由于光在不同介质中传播时频率不变，结合小。T何所誉＞1所以有△xMx?,故A错误，B正确；由

以上分析可知，当介质为空气时，条纹的间距比介质为矿泉水时大，所以当介质为空气时，P上方第2条亮条纹的中

心在P点的上方，故C错误；移动S,对观察结果没有影响，故D错误。

知识点90光的干涉

把一个凸透镜压在块平面玻璃上（图甲），在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的空气狭缝

层。让单色光从上方射入（示意图如图乙）,从上往下看凸透镜，可以观察到环状圆形条纹，这些条纹叫作牛顿环，则

下列说法正确的是

A.牛顿环是由凸透镜上、下两表面的反射光叠加产生的

B.凸透镜的半径越大，条纹越疏

C.离中心越远，条纹间距越大

若条纹不圆，则一定是同一条亮纹正下方的狭缝层厚度不同

D.图甲图乙

知识点90光的干涉

答案

5.B当单色光垂直照射到凸透镜上0寸，光的传播方向不变，而当光从凸透镜射入空气时一部分光发生反射，另一

部分光投射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相

光,它们在凸透镜的下表面相遇，当这两歹।恍的光程差为波长的整数倍时会形成亮条纹，当光程差为半个波长的奇

数倍时会形成暗条纹，故会出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，故A错误；凸透镜的半径越大，相同位置处的空气层的

厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，条纹变疏，故B正确；从中心划卜空气层厚度变大，圆环状条纹间距变

小，故C错误；若条纹不圆，不一定是同一条亮纹正下方的狭缝层厚度不同，也可能是凸透镜不规则导致距凸透镜中

国谓相同距离处的丽圾射光觥整不等，故D错误。

知识点90光的干涉

6.劈尖干涉是一种薄膜干涉。如图甲所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片，当单

色光从上方入射后，从上往下可以看到如图乙所示的干涉条纹。则

I||单色光

⑥•©

图中图乙图闪

A.干涉条纹是由甲图中a、b上表面反射光的叠加产生的

B.相邻的暗条纹对应位置下方的空气摸厚度差相同

C.若抽去一张纸片，条纹变密

D.若观察到的条纹如图丙所示，则可能是玻璃板b上表面有上凸的位置

知识点90光的干涉

答案

6.B干涉条纹是由a下表面和b上表面反射光叠加产生的，A错误；根据劈尖干涉条纹的特点，任意一条明条纹或暗

条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，干涉条纹光程差即光程差为空气层厚度的2倍当满足表

亮条纹，故相令膜条纹间的空气厚度之差好保持不变，同理任意相邻的暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，B正确；若

才喊T惚t,相同位M处的空气层厚度变小，故相邻两条纹之间距离增大，因此干涉条纹变疏，神误；若观察到的条

纹如题图内所不，可知检查平面弯曲处的空气膜厚度与其右侧的空气膜厚度相同，则厚玻璃板上表面有下凹的位

置D错i吴。

规律总结

劈尖干涉是薄膜干涉的一种，在用劈尖干涉检测平面平整度时，空气层厚度相同的地方，两歹।比波的路程差相同，两

列光波叠加时，相互加强或相互削弱的情况也相同。所以对于本题所示的模型以左到右空气层厚度变大），有“左

凹右凸”的规律。

知识点91光的衍射和偏振

教材知识萃取

I律的衍射的翦件：障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小，

偏振光;「驾建王型婚嬲;艇里画上二名迎壹覆缆定典笈夔融稣

光的偏振意义：光的偏振现象说明光波是横波

应用：加偏振滤光片的照相机镜头，立体电影，消除车灯炫光等

知识点91光的衍射和偏振

将两支铅笔并打曲在起，中间留条狭缝通过这条狭缝去看与其帝亍的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于

光的蝴T折射'干涉"或"衍射'）。当缝的宽度选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这

种现象十分明显。

答案

I.【例答案】衍射接近

【解题思路】通过两支并抖儆在一起的铅笔观察与其平行的日光灯，看到的彩色条纹是单缝衍射条纹，是由光

的衍射产生的。当缝的宽度接近光的波长时，单缝衍射现象十分明显。

知识点91光的衍射和偏振

2.［多选］下列说法正确的有

A.自然光由空气射向水面，反射光是偏振光

B.立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理相同

C.拍摄玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光

D.衍射图样可以由光照射一个不透光的圆盘得到

答案

2.AD自然光由空气射向水面，反射光是偏振光，A正确；立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增困莫

的原理是光的干涉，故B错误；拍摄玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个偏振片来消除反光，故潴误；

泊松亮痂就是由光照射一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D正确。

知识点91光的衍射和偏振

3.利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处

放置的光学元件说法正确的是

A.甲对应单缝，乙对应双缝光屏

B.甲对应双缝，乙对应单缝，一

光源卜

c.都是单缝，甲对应的缝宽较大U

D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大图1

答案

3.A由题图2中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，AI页正确BCD错误。

知识点91光的衍射和偏振

规律总结

单缝衍射与双缝干涉的比较

单缝衍射双缝干涉

不条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等

同条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距

点亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同

干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都

相同点

有明暗相间的条纹

知识点91光的衍射和偏振

4.［多选］如图所示，一束宽度为d的平彳亍光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，挡板上边缘的

水平延长线与竖直墙面相交于0点，下列说法正确的是

A.由于光的衍射，光线可能会射到0点下方的墙上

B.光只会沿直线前进，一定不会射到0点下方的墙上

C.光的波长越长，光线射到0点下方墙上的区域越大

D.光的能量越大，光线射到0点下方墙上的区域越大

答案

4.AC由于光的衍射，光线可能会射到0点下方的墙上，A正确，佛笥吴；障碍物尺寸一定，光的波长越长，衍射现象越

明显，形戋射到0点下方墙上的区域越大，C正确；光的能量越大，则光子的频率越大，波长越短，结合上述分析知曜

误。

知识点91光的衍射和偏振

5.［多选］如图所示，光源S发出的光先后经过偏振片雨B,人眼在P处迎着入射光方向，却看不到光亮，则

A.a为偏振光

B.b为偏振光

C.以SP为轴将能专过45°,在P处可以看到光亮

D,将B沿SP向A平移至某位置时，在P处可以看到光亮