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专题60 光的干涉 衍射和偏振
考情分析 考题统计
熟练记忆并区分干涉现象图样与衍射现象图样的差别，掌握双缝干涉条纹间距的计算方法；掌握薄膜干涉现象在生活中的应用；。 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
【网络建构】
【考点梳理】
考法1　光的干涉
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
2．亮暗条纹的判断方法
(1)如图1所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹．
(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹．
3．条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．
4．薄膜干涉
(1)形成：如图2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．
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹．
(3)薄膜干涉的应用
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，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．
考法2 光的衍射和偏振现象
一、光的衍射
几种典型衍射条纹的特点
(1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮(填特点)的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。如图7所示。
②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光，如图8所示，这是光在衍射时的色散。
(2)圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。
(3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
2．发生明显衍射的条件
在障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会十分明显。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。
3．单缝衍射与双缝干涉的比较
两种现象 单缝衍射 双缝干涉
不同点 图样特点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹中心间距 两相邻亮条纹中心间距不等 两相邻亮条纹中心间距相等
亮度情况 中央条纹最亮，两侧条纹逐渐变暗 条纹清晰，亮度基本相等
发生条件 产生明显衍射的条件：障碍物或孔、缝的尺寸与光的波长差不多或比光的波长更小 两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，波长越长越明显；干涉、衍射都形成明暗相间的条纹
4．白光干涉和衍射形成彩色条纹的原因
(1)双缝干涉时，根据亮条纹中心位置的公式x＝nλ(n＝0，±1，±2，…)，各种单色光的波长不同，在屏上的亮纹位置(间距)就不同，所以各色光亮纹不重合呈现彩色条纹，中央位置对各单色光路程差都为0，所以叠加出白色条纹。
(2)单缝衍射时，缝宽一定，光的波长越长，中央亮纹越宽，且各单色光衍射时的其他条纹位置不同，所以白光的单缝衍射中央亮纹叠加出白色，两侧呈彩色。
5．干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。光的干涉是两列波的叠加，光的单缝衍射是来自单缝不同位置的无限列光波通过缝之后叠加时加强或削弱的结果。
二、光的偏振
1．偏振
在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。
2.自然光
太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。如图11所示。
3．偏振光
在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光(如图12所示)，入射角变化时偏振的程度也有变化。
4、偏振光的产生方式
(1)自然光通过起偏器时产生偏振光。
通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。
(2)自然光射到两种介质的界面上时，反射光和折射光都是偏振光。
5．自然光和偏振光的比较
自然光(非偏振光) 偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 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，光的振动沿任意方向，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，光的振动沿特定方向
6.光的偏振的理论意义及应用
(1)理论意义：光的干涉和衍射现象说明了光是波，但不能确定光是横波还是纵波，光的偏振现象说明了光是横波。
(2)应用：照相机镜头前装偏振片减弱反射光，放映和观看立体电影，电子表的液晶显示器等。
【题型过关练】
题型1　光的干涉
1.歼20是我国自主研制的第五代战斗机，其优秀的性能受到全世界的关注。歼20光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识，如图甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹；仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示。改变的实验条件可能是（　　）

A．增大单缝和双缝间的距离 B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏的距离 D．将绿光换为紫光
2.某同学用如图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝、的宽度可调，狭缝到屏的距离为。用同一种单色光垂直照射狭缝，实验中在屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　）
A．当光通过狭缝时，只发生干涉现象不发生衍射现象
B．把光屏前移或后移，屏上将不能看到如图乙所示的明暗相间的条纹
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，其他条件不变，屏上中央亮条纹的宽度将增大
D．实验中仅将红光换成蓝光，实验得到的条纹间距增大
3.如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上，一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（ ）

A．条纹与边平行
B．乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
4.将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图所示，则（　　）

A．这是光的衍射现象 B．这是光的偏振现象
C．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为梯形 D．若用黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹
题型2 光的衍射和偏振现象
1.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是（ ）
A．甲图属于圆孔衍射
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
2.以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　）

A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大
C．图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小
D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
3.关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90°
D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
4.关于以下四幅图片，说法正确的是（ ）

A．甲图是电子的干涉图样，如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
B．乙图是粒子散射的实验装置，当带荧光屏的显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光
C．丙图是花粉微粒在液体中运动位置的连线，说明花粉中的分子在做无规则热运动
D．丁图是观察自然光的偏振现象实验，将偏振片以光线为轴旋转任意角度，屏亮度不变
【真题演练】
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． C． D．
（2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比
A．增加 B．不变 C．减小
（3）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 （多选）
A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器
C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器
（4）．某紫外激光波长为，其单个光子能量为 。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为，则逸出光电子的最大初动能为 。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
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专题60 光的干涉 衍射和偏振
【考情分析】
考情分析 考题统计
熟练记忆并区分干涉现象图样与衍射现象图样的差别，掌握双缝干涉条纹间距的计算方法；掌握薄膜干涉现象在生活中的应用；。 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
【网络建构】
【考点梳理】
考法1　光的干涉
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
2．亮暗条纹的判断方法
(1)如图1所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹．
(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹．
3．条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．
4．薄膜干涉
(1)形成：如图2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．
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹．
(3)薄膜干涉的应用
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，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．
考法2 光的衍射和偏振现象
一、光的衍射
几种典型衍射条纹的特点
(1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮(填特点)的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。如图7所示。
②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光，如图8所示，这是光在衍射时的色散。
(2)圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。
(3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
2．发生明显衍射的条件
在障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会十分明显。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。
3．单缝衍射与双缝干涉的比较
两种现象 单缝衍射 双缝干涉
不同点 图样特点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹中心间距 两相邻亮条纹中心间距不等 两相邻亮条纹中心间距相等
亮度情况 中央条纹最亮，两侧条纹逐渐变暗 条纹清晰，亮度基本相等
发生条件 产生明显衍射的条件：障碍物或孔、缝的尺寸与光的波长差不多或比光的波长更小 两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，波长越长越明显；干涉、衍射都形成明暗相间的条纹
4．白光干涉和衍射形成彩色条纹的原因
(1)双缝干涉时，根据亮条纹中心位置的公式x＝nλ(n＝0，±1，±2，…)，各种单色光的波长不同，在屏上的亮纹位置(间距)就不同，所以各色光亮纹不重合呈现彩色条纹，中央位置对各单色光路程差都为0，所以叠加出白色条纹。
(2)单缝衍射时，缝宽一定，光的波长越长，中央亮纹越宽，且各单色光衍射时的其他条纹位置不同，所以白光的单缝衍射中央亮纹叠加出白色，两侧呈彩色。
5．干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。光的干涉是两列波的叠加，光的单缝衍射是来自单缝不同位置的无限列光波通过缝之后叠加时加强或削弱的结果。
二、光的偏振
1．偏振
在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。
2.自然光
太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。如图11所示。
3．偏振光
在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光(如图12所示)，入射角变化时偏振的程度也有变化。
4、偏振光的产生方式
(1)自然光通过起偏器时产生偏振光。
通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。
(2)自然光射到两种介质的界面上时，反射光和折射光都是偏振光。
5．自然光和偏振光的比较
自然光(非偏振光) 偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 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，光的振动沿任意方向，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，光的振动沿特定方向
6.光的偏振的理论意义及应用
(1)理论意义：光的干涉和衍射现象说明了光是波，但不能确定光是横波还是纵波，光的偏振现象说明了光是横波。
(2)应用：照相机镜头前装偏振片减弱反射光，放映和观看立体电影，电子表的液晶显示器等。
【题型过关练】
题型1　光的干涉
1.歼20是我国自主研制的第五代战斗机，其优秀的性能受到全世界的关注。歼20光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识，如图甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹；仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示。改变的实验条件可能是（　　）

A．增大单缝和双缝间的距离 B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏的距离 D．将绿光换为紫光
【答案】B
【详解】根据乙图和丙图可知条纹间距变大，根据条纹间距公式可知，条纹间距变大，可能是改用了波长较长的光，也有可能是增大了双缝到光屏的距离L，也有可能减小了双缝间的距离d；
A．条纹间距与光源到双缝的距离无关，故A错误；
B．双缝间的距离d减小，则条纹间距变大，故B正确；
C．双缝到光屏的距离L减小，则条纹间距变小，故C错误；
D．绿光的波长大于紫光，则条纹间距变小，故D错误。
故选B。
2.某同学用如图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝、的宽度可调，狭缝到屏的距离为。用同一种单色光垂直照射狭缝，实验中在屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　）
A．当光通过狭缝时，只发生干涉现象不发生衍射现象
B．把光屏前移或后移，屏上将不能看到如图乙所示的明暗相间的条纹
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，其他条件不变，屏上中央亮条纹的宽度将增大
D．实验中仅将红光换成蓝光，实验得到的条纹间距增大
【答案】C
【详解】A．当光通过狭缝时，也发生了衍射现象，故A错误；
B．把光屏前移或后移，改变双缝到屏距离，屏上能看到如图乙所示的明暗相间的条纹，故B错误；
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，衍射范围增大，屏上中央亮条纹的宽度将增大，故C正确；
D．实验中仅将红光换成蓝光，波长减小，由可知，实验得到的条纹间距减小，故D错误。
故选C。
3.如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上，一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（ ）

A．条纹与边平行
B．乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【答案】D
【详解】A．设薄膜厚度为d，薄膜干涉的光程，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与AD边平行，故A错误；
B．根据薄膜干涉的产生原理可知，表示该出有突起，故B错误；
C．如果用手用力捏右侧三层，根据
可知条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，所以条纹向着劈尖移动，故C错误；
D．看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；说明薄片的厚度越厚，故D正确。
故选D。
4.将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图所示，则（　　）

A．这是光的衍射现象 B．这是光的偏振现象
C．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为梯形 D．若用黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹
【答案】D
【详解】AB．铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，观察到彩色条纹，是薄膜干涉现象，故AB错误；
C．由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，因表面张力的原因，侧截面是一个圆滑的曲面，不是梯形，故C错误；
D．黄光照射，将看到上疏下密的黄色横条纹，故D正确。
故选D。
题型2 光的衍射和偏振现象
1.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是（ ）
A．甲图属于圆孔衍射
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
【答案】B
【详解】A．根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射，故A正确；
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但泊松认为这是非常荒谬的，后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误；
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C正确；
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。
本题选择错误选项；
故选B。
2.以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　）

A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大
C．图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小
D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
【答案】BC
【详解】A．对于受迫振动，当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振幅最大，故A错误；
B．图乙中，根据，若只将光源由蓝色光改为绿色光，波长增大，则两相邻亮条纹间距离增大，故B正确；
C．图丙中，当将薄片向右移动时，同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，故C正确；
D．图丁中，当M固定不动，将N缓慢转动的过程中，M、N的透振方向变为相互垂直，此时光屏P上光的亮度最暗，故D错误。
故选BC。
3.关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90°
D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
【答案】CD
【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误；
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变薄，故B错误；
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转，故C正确；
D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正确。
故选CD。
4.关于以下四幅图片，说法正确的是（ ）

A．甲图是电子的干涉图样，如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
B．乙图是粒子散射的实验装置，当带荧光屏的显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光
C．丙图是花粉微粒在液体中运动位置的连线，说明花粉中的分子在做无规则热运动
D．丁图是观察自然光的偏振现象实验，将偏振片以光线为轴旋转任意角度，屏亮度不变
【答案】AD
【详解】A．甲图是电子的干涉图样，电子具有波粒二象性，即使是一个一个发射的，也会得到干涉图样，故A正确；
B．乙图是粒子散射的实验装置，当带荧光屏的显微镜放在D位置时，荧光屏上将观察到极少量的闪光，因为金原子的原子核非常小，所以大部分粒子将穿过金箔沿原方向前进，少部分发生偏转，极少部分会被弹回，故B错误；
C．丙图是花粉微粒在液体中运动位置的连线，花粉微粒的无规则运动是大量液体分子对微粒的撞击不平衡导致的，故C错误；
D．丁图是观察自然光的偏振现象实验，自然光包含了沿着各个方向的偏振光，所以将偏振片以光线为轴旋转任意角度，穿过偏振片的光的偏振方向变了，但屏的亮度不变，故D正确。
故选AD。
【真题演练】
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
【答案】C
【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。
故选C。
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
【答案】A
【详解】由于干涉条纹间距，可知：
A．换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距变小，故A正确；
B．换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误；
C．增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距变大，故C错误；
D．减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距，故D错误。
故选A。
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
【答案】D
【详解】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，屏幕旋转90度后，左右镜片的透振方向也转动了90度，因此左边镜片变暗，右边镜片变亮。
故选D。
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
【答案】AD
【详解】AB．根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知
故A正确，B错误；
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据
其中c为在真空中的光速，则
故C错误；
D．若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，根据条纹间距公式有
可得
结合C选项的分析可知
所以
故D正确。
故选AD。
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
【答案】BC
【详解】CD．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离为d，则
d = 2aS到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式
可得
则若θ = 0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会移动，故C正确，D错误；
AB．同理再次画出光路图有
沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确。
故选BC。
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
【答案】CD
【详解】A．相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误；
B．根据
具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误；
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确；
D．自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化，故D正确。
故选CD。
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． C． D．
（2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比
A．增加 B．不变 C．减小
（3）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 （多选）
A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器
C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器
（4）．某紫外激光波长为，其单个光子能量为 。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为，则逸出光电子的最大初动能为 。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
【答案】（1）B （2）B （3）AD （4）．
【解析】[1]条暗条纹间距为，说明条纹间距
又
解得
故选B。
[2]加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变，B正确。
故选B。
[3]移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光屏的距离可以增大中央亮纹宽度。
故选AD。
[4]单个光子频率为
根据普朗克量子化思想，单个光子能量
[2]所用光电材料的截止频率为，则逸出功为
根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子最大初动能为
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