第61讲 光的波动性（讲义）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

11/11第61讲光的波动性目录01、考情透视，目标导航TOC\o"1-3"\h\u02、知识导图，思维引航 103、考点突破，考法探究 2考点一.光的干涉现象 2知识点1.双缝干涉 2知识点2.薄膜干涉 3考向1.双缝干涉 3考向2.薄膜干涉 4考点二.光的衍射和偏振现象 5知识点1.对光的衍射的理解 5知识点2.单缝衍射与双缝干涉的比较 5知识点3.光的干涉和衍射的本质 6知识点4.光的偏振 6考向1.对衍射现象的理解 6考向2干涉、衍射图样的比较 6考向3光的偏振 7考点三.几何光学与物理光学的综合 704、真题练习，命题洞见 9考情分析2024·山东·高考物理第2题2024·辽宁·高考物理第1题2024·江苏·高考物理第1题2024·广东·高考物理第8题2024·湖南·高考物理第10题2024·浙江·高考物理第9题复习目标目标1.知道双缝干涉和薄膜干涉，知道形成明暗条纹的条件。目标2.知道光的衍射、偏振现象。考点一.光的干涉现象知识点1.双缝干涉(1)条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。(2)亮、暗条纹的判断方法如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。当Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)时，光屏上P′处出现亮条纹；当Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹。知识点2.薄膜干涉(1)形成原因如图所示，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、暗条纹的判断方法两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍，在P1、P2处，光在薄膜中的波长为λ，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现亮条纹；在Q处，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。(3)薄膜干涉的应用干涉法检查平面，如图所示，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；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。考向1.双缝干涉1.在图所示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2距离相等，P0为S1S2连线中垂线与光屏的交点。用波长为400nm的光实验时，光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹)，P处呈现第3条亮条纹。当改用波长为600nm的光实验时，P处将呈现()A.第2条亮条纹 B.第3条亮条纹C.第2条暗条纹 D.第3条暗条纹2.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5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()A.eq\f(1,3)倍 B.eq\f(1,2)倍C.2倍 D.3倍考向2.薄膜干涉1.如图所示，关于薄膜干涉现象及其应用，下列说法正确的是()A.如图甲所示，竖直放置的肥皂液膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，形成明暗相间的竖直条纹B.如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的eq\f(1,2)C.如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的D.如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的圆环状条纹2.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，条纹向右移动考点二.光的衍射和偏振现象知识点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。知识点2.单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹知识点3.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于波的叠加，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。知识点4.光的偏振(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，光沿任意方向振动，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，光沿特定方向振动(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。考向1.对衍射现象的理解1．(多选)某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布。下列说法正确的是()A．这位同学在缝屏上安装的是双缝B．这位同学在缝屏上安装的是单缝C．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝D．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变小，应增大缝屏与光屏间的距离考向2干涉、衍射图样的比较2．小红利用图1所示的装置，观察红光的干涉、衍射现象，其中P是光学元件，且P到光屏的距离恒定，通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样。下列说法正确的是()A．甲对应的P是双缝，双缝间距较大B．乙对应的P是双缝，双缝间距较大C．丙对应的P是单缝，缝的宽度较宽D．丁对应的P是单缝，缝的宽度较窄考向3光的偏振3．(多选)食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。以下说法中正确的是()A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α考点三.几何光学与物理光学的综合1.某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则()A.在空气中传播时，a光的波长比b光的大B.在水中传播时，a光的速度比b光的大C.在水中传播时，a光的频率比b光的小D.由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小2.(多选)如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c。则下列说法正确的是()A.用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B.用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的C.在水中a光的临界角大于b光的临界角D.若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光3.(多选)《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是()A.水滴对a光的临界角小于对b光的临界角B.在水滴中，a光的波长大于b光的波长C.在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度D.a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小4如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束光，则下列说法正确的是()A.b光的光子能量小于a光的光子能量B.现将入射光绕O点逆时针转动，则a光先消失C.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距D.在半圆形玻璃砖中，b光的传播时间小于a光的传播时间1．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（）A．滚珠b、c均合格B．滚珠b、c均不合格C．滚珠b合格，滚珠c不合格D．滚珠b不合格，滚珠c合格2．（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（）A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离3．（2024·江苏·高考真题）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（）A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮4．（2024·广西·高考真题）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正确的是（）A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则该液体的折射率为5．（2024·湖南·高考真题）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（）A．沿向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动B．沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小C．若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变D．若，沿向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动6．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（）A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化7.（2024·上海·高考真题）神秘的光光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验。逐渐揭开了光的神秘面纱。人类对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。（1）实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为。A．

B．