光的干涉、衍射和偏振（講）-高考物理一輪復習（解析版）

專題n.2光的干涉、衍射和偏振【講】

【講核心素養】

L物理觀念：干涉、衍射、激光、偏振、電磁波。.

（1）觀察光的干涉、衍射和偏振現象，了解這些現象產生的條件，知道其在生產生活中的應用。

知道光是橫波。.

（2）通過實驗，了解激光的特性。能舉例說明激光技術在生產生活中的應用。.

（3）.知道電磁波的發射、傳播和接收。認識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典

型應用。.

2.科學態度與責任：初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想，初步了解場的統一性與多樣性，體

會物理學對統一性的追求。.

【講考點題型】

【知識點一】光的干涉現象

1.光的干涉.

（1）定義：在兩列光波疊加的區域，某些區域相互加強，出現亮條紋，某些區域相互減弱，出現

暗條紋，旦加強區域和減弱區域相互間隔的現象..

（2）條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定..

（3）雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央

為白色亮條紋，其余為彩色條紋.

2.雙縫干涉

（1）條紋間距：-=夕，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大..

（2）明暗條紋的判斷方法：.

如圖1所示，相干光源3、S2發出的光到屏上9點的路程差為—八.

當。=a（Z=0,1,2...）時，光屏上P處出現明條紋.

當"=（2A+1）（攵=0，1，2…）時，光屏上P處出現暗條紋..

【例1】（2022?山東?高三專題練習）如圖所示為雙縫干涉部分示意圖，雙縫間距為d,雙縫至屏的

距離為/,整個裝置處于折射率為〃的均勻透明介質中。若單色光在真空中波長為2,則相鄰條紋

【答案】C

【解析】設單色光在透明介質中的波長為7,山

c2f

n=-=-r-

v2J

可得

n

根據公式可得

故C正確，ABD錯誤。

故選C。

【素養升華】本題考察的學科素養主要是科學思維及物理觀念。

【變式訓練1]（2022?上海徐匯?三模）如圖是單色光的“楊氏雙縫干涉實驗”，若要使干涉條紋

變寬，可以（）

單色光4

單縫雙縫光屏1

A.增大單縫到雙縫之間的距離

B.減小單縫到雙縫之間的距離

C.增大雙縫到屏幕之間的距離

D.減小雙縫到屏幕之間的距離

【答案】C

【解析】根據條紋間距公式d,其中L表示雙縫到屏的距離，"表示雙縫之間的距離，可知

若要使干涉條紋變寬，可知增大雙縫到屏幕之間的距離和減小雙縫之間的距離，換波長較長的光，

故C正確，ABD錯誤。

故選C。

【歸納總結】(1)相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離公式：盤=今,對同一雙縫干涉裝置，光的波

長越長，干涉條紋的間距越大。.

(2)亮暗條紋的判斷方法.

如圖所示，相干光源與、S2發出的光到屏上P'點的路程差為加.

當"=奴(A=0,1,2,...)時，光屏上的P，點處出現亮條紋。.

當。?=(2Z+1)§(2=0,I,2,...)時，光屏上的尸點處出現暗條紋。.

【知識點二】薄膜干涉

(1)薄膜干涉形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光

照射到薄膜上時，從膜的前表面4V和后表面8夕分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且

(2)明暗條紋的判斷方法：.

兩個表面反射回來的兩列光波的路程差△心等于薄膜厚度的2倍.

在Pi、P2處,Ar=w2在=1,2,3...),薄膜上出現明條紋..

在Q處，*=(2〃+1)§(〃=0,1,2,3…)，薄膜上出現暗條紋..

【例2】(2022?天津?模擬預測)下列現象中可以用薄膜干涉來解釋的是()

A.荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮

B.雨后的彩虹

C.透過昆蟲的翅膀看陽光呈顯彩色

D.水面上的油膜在陽光照射下呈彩色

【答案】D

【解析】A.荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮是全反射的結果，故A錯誤；

B.雨后的彩虹是光發牛.折射形成的色散現象，故B錯誤；

C.透過昆蟲的翅膀看陽光呈彩色是衍射現象，故C錯誤；

D.油膜在陽光照射下呈彩色是薄膜干涉的結果，故D正確。

故選D。

【素養提升】本題考察的學科素養主要是物理觀念。

【變式訓練2]（2022?上海奉賢區致遠高級中學高二期末）如圖，將點燃的酒精燈置于肥皂薄膜

前，薄膜上會出現明暗相間的條紋。這是光的（）

?

A.干涉現象B.衍射現象C.反射現象D.折射現象

【答案】A

【解析】將點燃的酒精燈置于肥皂薄膜前，薄膜上會出現明暗相間的條紋，這是光的薄膜干涉現

象,BCD錯誤，A正確。

故選Ao

【歸納總結】薄膜干涉條紋特點

①單色光：明暗相間的水平條紋。

②白光：彩色水平條紋。

【知識點三】光的衍射和偏振現象

1.對光的衍射的理解.

（1）波長越長，衍射現象越明顯。在任何情況下都可以發生衍射現象，只是明顯與不明顯的差別。

（2）衍射現象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光

才可以看做是沿直線傳播的。.

2.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉

不條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

同條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距

點亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同

干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明

相同點

暗相間的條紋

3.光的干涉和衍射的本質.

光的干涉和衍射都屬于波的疊加，從本質上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理。都可認

為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。.

4.光的偏振

（1）自然光與偏振光的比較.

類別自然光（非偏振光）偏振光

光的來源從普通光源發出的光自然光通過起偏器后的光

在垂直于光的傳播方向的平面

光的振動方在垂直于光的傳播方向的平面內，光

內，光沿任意方向振動，且沿各

向沿特定方向振動

個方向振動的光的強度相同

（2）偏振光的應用：加偏振游光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除年燈眩光等。.

【例3】（多選）（2022.山東,高考真題）某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現

象，狹縫邑的寬度可調，狹縫到屏的距離為同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上

得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）

A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發生了衍射

B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大

C.照射兩條狹縫時，增加L,其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大

D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫'、另到屏上p點的路程差為半波長的奇數倍，P點處一定是暗

條紋

【答案】ACD

【解析】A.由圖可知，圖乙中間部分等間距條紋，所以怪乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫

時，同時也發生衍射，故A正確；

B.狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現象減

弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；

Ax=-A

C.根據條紋間距公式d可知照射兩條狹健時，增加L,其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的

中心間距增大，故C正確；

D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫$、邑到屏上，點的路程差為半波長的奇數倍，。點處一定是暗

條紋，故D正確。

故選ACDo

【素養升華】本題考察的學科素養主要是物理觀念。

【變式訓練3】（多選）（2022?河南?模擬預測）下列說法中正確的是（）

A.光從折射率大的介質射向折射率小的介質時可能發生全反射

B.光的偏振實驗表明，光是一種縱波

C.采用同一裝置做雙縫干涉實驗，紅光比紫光條紋寬度大

D.由于超聲波的頻率很高，所以超聲波容易發生衍射現象

E.在同一種介質中,波長越短的光傳播速度越小

【答案】ACE

【解析】A.光從光密介質射向光疏介質時才可能發生全反射，即光從折射率大的介質射向折射率

小的介質時可能發生全反射，A正確；

B.光的偏振實驗表明，光是一種橫波，B錯誤；

Av=—2

C.因紅光的波長大于紫光，采用同一裝置做雙縫干涉實驗，根據d,可知，紅光比紫光條

紋寬度大，c正確；

D.由于超聲波的頻率很高，則波長較短，所以超聲波不容易發生衍射現象，D錯誤：

_c

E.同一種介質對波長越短的光折射率越大，再根據可知在同一種介質中，波長越短的光傳播

速度越小，E正確。

故選ACEo

【必備知識】對偏振光的理解要點

（1）當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向平行時，透射的光最強；當偏振光的偏振方向與偏

振片的透振方向垂直時，光不能穿過偏振片。.

（2）當偏振光的偏振方向與偏振片的透振方向既不平行也不垂直時，仍會有部分光透過偏振片，

只是透過的光的強度介于平行卻垂直兩種情況之間。.

【例4】（多選）（2022?新疆,葉城縣第二中學高三期末）關于光現象及其應用，下列說法正確的

是（）

A.“海市蜃樓”是因為大氣密度不均勻，物體反射的太陽光發生了色散現象

B.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小玻璃表面反射光的強度

C.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現象

D.在站臺上聽到駛來的火車汽笛聲音調變高，是聲波的多普勒效應

E.一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長變短

【答案】BDE

【解析】A.“海市蜃樓”是遠處的景物發出的光線經過不均勻的空氣時發生折射形成，故A錯

誤；

B.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小玻璃表面反射光的強度，故B正

確；

C.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可看到彩色條紋是光的衍射現象，故C錯誤：

D.在站臺上聽到駛來的火車汽笛聲音調變高，是聲波的多普勒效應，故D正確。

E.一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，但頻率不變，故波長變短，故E正確.

故選BDEo

【素養升華】本題考察的學科素養主要是物理觀念。

【變式訓練4】（多選）（2022.福建.上杭一中模擬預測）以下說法中不正確的是（）

A\P

三X

二O

通

板

—

單

光

前

擋

°f°乙

甲.共振曲線

*郵轉碗

MNP

被檢測平面

丙T

A.圖甲可知，系統發生共振時驅動力的頻率為歷

B.圖乙是雙縫干涉示意圖，若只將光源由紅色光改為綠色光，兩相鄰亮條紋間距離加增大

C.圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，若只增大薄片的厚度，條紋間距將

變大

D.圖丁中的M、N是偏振片，P是光屏。當M固定不動，緩慢轉動N時。從圖示位置開始轉動

90c時，光屏。上的光亮度最暗

【答案】BC

【解析】A.從圖中可以看出共振曲線在同處振幅最大，則系統發生共振時驅動力的步發率為角，故

A正確：

B.乙圖中，根據

Ay=夕

若只將光源由紅色光改為綠色光，波長減小，兩相鄰亮條紋間距離將減小，故B錯誤；

C.當增大薄片的摩度，即增大空氣薄層的厚度，導致同級的光程差的間距變小，則干涉條紋間距

會變小，故c錯誤；

D.當M固定不動，緩慢轉動N時。從圖示位置開始轉動90。時，則M、N的振動方向垂直，此

時光屏P上的光亮度最暗。故D正確。

本題選錯的，故選BC。

【必備知識】1.現象：各種不同形狀的障礙物也能使光發生衍射，使影的輪廓模糊不清。若在單

色光傳播途中，放一個較小的不透明的圓形障礙物，會發現在陰影中心有一個亮斑，這就是著名的

泊松亮斑，如圖所示。.

2.小障礙物的衍射圖樣的特點：圓形陰影中心有一亮斑，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還

有不等間距的明暗相間的圓環，與小孔衍射圖樣有明顯區別。.

【知識點四】電磁振蕩、電磁波

1.麥克斯韋電磁場理論.

變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，變化的電場能夠在周圍空間產生磁場..

2.電磁波.

（1）電磁場在空間由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波..

（2）電磁波的傳播不需要介質，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相同（都

等于光速）..

（3）不同頻率的電磁波，在同一介質中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小..

（4）:=枳/是電磁波的頻率.

3.電磁波的發射與接收.

（1）發射電磁波需要開放的高頻振蕩電路，并對電磁波根據信號的強弱進行調制（兩種方式：調

幅、調頻）..

（2）接收電磁波需要能夠產生電諧振的調諧電路，再把信號從高頻電流中解調出來，調幅波的解

調也叫檢波..

4.電磁波譜.

按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成譜.按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電

波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、y射線..

5.對麥克斯韋電磁場理論的理解.

麥

克

斯

韋

電B

場

理

論

6.電磁波與機械波的比較.

產生由周期性變化的電場、磁場產生由質點（波源）的振動產生

必須有介質（真空中不能傳

傳播介質不需要介質（在真空中仍可傳播）

播）

波的種類橫波既有橫波也有縱波

由介質和頻率決定，在真空中等于

速度特點僅由介質決定

光速（c=3xl08m/s）

能量都能攜帶能量并傳播能量

速度公式v=4/,

遵循規律都能發生反射、折射、干涉、衍射等現象

【例5】（2022?浙江?高三開學考試）無線話筒是LC振蕩電路的一個典型應用。在LC振蕩電路中,

某時刻磁場方向如圖所示，旦電容器上極板帶正電，下列說法正確的是（）

A.電容器正在放電B.振蕩電流正在減小

C.電流流向沿a到〃D.電場能正在向磁場能轉化

【答案】B

【解析】由圖可知，此時電容器正在充電，電路