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课时2　光的干涉、衍射和偏振
考点一　光的干涉
命题视角1　掌握双缝干涉条件,分析条纹间距,判定明暗条纹
1.明暗条纹的判断方法
①如图所示,相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)时,光屏上出现明条纹。
②光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)时,光屏上出现暗条纹。
2.条纹间距:Δx=λ,与双缝到光屏的距离以及光的波长成正比,与双缝间距离成反比,与单缝
无关。
【典例1】 (容易)(2022·浙江6月选考)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是(　　)
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
解析:B　用复色光投射同样能看到条纹,A错误;双缝干涉实验中,明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果,B正确;由条纹间距公式Δx=λ知,把光屏前移或后移,改变了l,从而改变了条纹间距,但还能看到明暗相间条纹,C错误;条纹间距Δx=λ,且λ蓝 < λ红,则蓝光干涉条纹的间距比红光的小,D错误。
命题视角2　掌握薄膜干涉原理,分析薄膜干涉的应用
1.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)明、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=0,1,2,…),薄膜上出现明条纹。
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,…),薄膜上出现暗条纹。
2.薄膜干涉的应用
(1)干涉法检查平面的平整程度。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。
(2)增透膜
在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁),当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的时,在薄膜的两个面上的反射光的路程差恰好等于半个波长,因而相互抵消,达到减小反射光、增大透射光强度的目的。
【典例2】 (中等)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置,其中A为标准平板,B为待检查的物体,C为入射光,图乙为观察到的干涉条纹,下列说法正确的是(　　)
A.入射光C可采用复色光
B.图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
C.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,对应条纹是暗条纹
D.由图乙条纹可知,被检查物体表面上有洞状凹陷
解析:B　入射光C应采用单色光,波长一定,不会出现干涉条纹重合,若采用复色光则会出现干涉条纹重合的现象,A错误;干涉条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉产生的,B正确;当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,两列光波的光程差为半波长的偶数倍,所以对应条纹是亮条纹,C错误;薄膜干涉是等厚干涉,即同一亮条纹处空气膜的厚度相等,亮条纹右偏说明被检查物体表面上有凸起,D错误。
考点二　光的衍射、偏振
1.
2.
3.
命题视角1　掌握明显衍射条件,分析衍射图样特点以及与双缝干涉图样异同
【典例3】 (容易)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
解析:A　甲和乙条纹都是平行等距的,都是干涉条纹,则甲和乙对应的P是双缝,根据Δx=λ可知,甲条纹间距较小,则甲双缝间距较大,A正确,B错误;丙和丁条纹是平行不等距的,为衍射条纹,则P是单缝,因丙的衍射现象较丁更明显,可知丙的缝的宽度较窄,C、D错误。
单缝衍射与双缝干涉的比较
项目 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 各相邻条纹间距相等
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
命题视角2　区分自然光与偏振光,理解光的偏振现象
【典例4】 (容易)用图示实验装置演示光的偏振现象,白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,下列说法正确的是(　　)
A.白炽灯发出的光是纵波
B.偏振片Q起到检偏的作用
C.光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向垂直
D.将偏振片P以光传播方向为轴转动45°,光束Ⅲ将消失
解析:B　光是横波,故A错误;当白炽灯光经偏振片P后就成为偏振光,又经与P平行的偏振片Q照到光屏上,所以偏振片Q起到检偏的作用,故B正确;光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的,所以光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向不可能垂直,故C错误;将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将会减弱,但不会完全消失,故D错误。
考点三　几何光学与物理光学的综合应用
命题视角　几何光学与物理光学的综合应用
【典例5】 (中等)(2025·宁波一模)如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截面,OD为直径,一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃,两束光分别从B、C两点射出。下列说法正确的是(　　)
A.C点比B点先有光射出
B.从B点射出的光子比从C点射出的光子的动量小
C.通过相同的单缝,从B点射出的光比从C点射出的光衍射现象更明显
D.调节AO的入射方向,从曲面射出的光有可能与AO方向平行
解析:D　由题图可知,从B点射出的光偏折程度较大,故玻璃对从B点射出的光的折射率较大,所以从B点射出的光频率比较大,波长较短,即从B点射出的光为紫光,C点射出的光为红光。通过相同的单缝,波长越长的光衍射现象越明显,则从C点射出的红光比从B点射出的紫光衍射现象更明显,故C错误;
连接BD、CD,如图所示,
设折射角分别为θB、θC,根据折射定律有nB==,nC==,联立解得=,光在半圆柱体玻璃中传播时间为t=,所以两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等,故A错误;根据上述分析可知nB>nC,则色光频率νB>νC,光子动量p==,故pB>pC,故B错误;根据折射定律,穿过平行玻璃砖的入射光线和出射光线平行,则调整AO的入射方向,当色光从半圆柱的最低点射出时,即曲面在该点的切线与OD平行时,从曲面射出的光与AO方向平行,故D正确。
各种色光的比较与分析
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率ν 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的传播速度 大→小
同一介质中的波长 长→短
通过同一棱镜的偏折角 小→大
同一介质中的临界角 大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小
课时作业
A级·基础巩固练
命题视角1　掌握光的干涉产生的条件,分析双缝干涉与薄膜干涉现象
1.(2025·台州一模)如图所示的装置可以发生光的干涉现象,S为单色光源,M为宽度一定的平面镜。S发出的光通过平面镜反射在光屏上,与S直接发出的光在光屏上发生干涉。若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ。下列说法正确的是(　　)
A.相邻两条亮条纹的中心间距Δx=
B.光屏上的条纹关于平面镜上下对称
C.若将平面镜M右移一些,亮条纹数量不变
D.若将平面镜M左移一些,相邻亮条纹间距不变
解析:D　从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一光源发出的光,故是相干光,该干涉现象可以看作双缝干涉,所以SS′之间的距离为2a,而光源S到光屏的距离可以看作双缝到光屏距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式可得Δx=λ,A错误;因光线不可能到达平面镜下方,可知光屏上的条纹只在平面镜的水平线上方,B错误;
如图,若将平面镜M右移一些,从S发出的射到光屏的光的范围减小,则亮条纹数量减少,C错误;若将平面镜M左移一些,SS′之间的距离不变,L不变,则相邻亮条纹间距不变,D正确。
2.(多选)设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上“增反膜”,于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的“增反膜”材料的折射率为,真空中的光速为c,紫外线在真空中的频率为f,下列说法正确的是(　　)
A.紫外线进入“增反膜”后的频率为
B.紫外线进入“增反膜”后的波长为
C.从“增反膜”前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的
D.“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的
解析:BD　紫外线进入“增反膜”后频率不变,A错误;紫外线进入“增反膜”后的速度v=,结合波长、波速和频率的关系可知,紫外线进入“增反膜”后的波长λ==,B正确;为使从“增反膜”前后两个表面反射的光叠加后加强,两束反射光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的整数倍,C错误;两束反射光的光程差又等于“增反膜”厚度的两倍,同时为了节省材料,故“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的,D正确。
命题视角2　考查衍射与偏振的现象判断、实际应用及原理辨析
3.柔软的耳机线中有粗细均匀的细铜丝,这种细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用图示装置,用激光器照射细铜丝,对抽丝过程实施自动控制,则光屏上的图像可能是(　　)
A B
C D
解析:D　当障碍物的尺寸与波的波长相当,或小于波的波长时,会发生明显的衍射现象,该装置运用了光的衍射现象,与激光通过单缝看到的衍射条纹是相同的,即产生不等间距条纹,中央条纹特别宽,两侧条纹较窄,条纹对称分布,故只有D正确。
4.(2025·温州一模)某兴趣小组剪裁、拼接偏振片来显示偏振光的偏振方向。先将偏振片按图甲的虚线剪出18片顶角为20°的等腰梯形,偏振片透振方向与各个等腰梯形的对称轴均平行,后将其拼接成圆环如图乙,制作成了“新型偏振片”。将“新型偏振片”放置在液晶屏幕前,观察液晶屏幕发出的白色偏振光,可能观察到的现象是(　　)
A B
C D
解析:A　因为偏振片透振方向与各个等腰梯形的对称轴均平行,则假设沿某一方向偏振的光的偏振方向与该等腰梯形的偏振片的透振方向相同,则光线最强,与之共线对称的另一个等腰梯形透振方向也是与该偏振光平行的,光线也是最强的;与之垂直的两个等腰梯形的透振方向与该偏振光的方向垂直,则光线最暗,可知可能观察到的现象是A。
命题视角3　几何光学与物理光学的综合应用
5.如图所示,a、b混合光束从介质射向真空,发现只有b光从界面射出,反射光束用c表示,则下列说法正确的是(　　)
A.c为a光
B.真空中,b光的光速比a光的大
C.真空中,b光的波长比a光的长
D.通过同一双缝干涉装置,a光的条纹间距比b光的大
解析:C　光在界面上均会发生反射,可知c为a、b混合光,故A错误;真空中光速一定,即在真空中,b光的光速等于a光的光速,故B错误;根据题图可知,以相同的入射角入射时,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,则a光的临界角小于b光的临界角,根据n=可知,b光的折射率比a光的小,由于折射率越小,波长越长,则真空中,b光的波长比a光的长,故C正确;根据Δx=λ,由于b光的波长比a光的长,则通过同一双缝干涉装置,a光的条纹间距比b光的小,故D错误。
6.如图甲所示,每年夏季,我国多地会出现日晕现象,日晕是日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图,a、b为其折射出的光线中的两种单色光,下列说法正确的是(　　)
A.a光的频率比b光的频率小
B.在冰晶中,b光的传播速度较大
C.用同一装置做双缝干涉实验时,b光条纹间距更大
D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时,a光的临界角较小
解析:A　由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小,可知a光的波长比b光的波长大,a光的频率比b光的频率小,故A正确;冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大,根据v=可知,在冰晶中,b光的传播速度较小,故B错误;根据Δx=λ,b光波长小,则b光条纹间距更小,故C错误;同种玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小,根据sin C=可知,从同种玻璃中射入空气发生全反射时,a光的临界角较大,故D错误。
B级·高考过关练
7.研究光的干涉现象的原理图如图所示。光源S到双缝S1、S2的距离相等,S1、S2连线平行于光屏,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的单色光,在空气中的波长为λ,经S1、S2传播到光屏上的P点,S1P垂直于光屏,P为某亮条纹中心,O、P之间还有4条亮条纹。现紧贴S1放置一厚度d=10λ的玻璃薄片,光从S1垂直穿过玻璃薄片传播到P点的时间与光从S2直接传播到P点的时间相等。已知光在空气中的速度为c,不考虑光在玻璃薄片内的反射,则(　　)
A.未加玻璃薄片时,光从S1、S2传播到P点的时间差为
B.玻璃薄片对该单色光的折射率为1.4
C.光在玻璃薄片中的波长为
D.光在玻璃薄片中的传播速度为c
解析:C　由题意,未加玻璃薄片时,P为第5条亮条纹中心,则有S2P-S1P=5λ,又S2P-S1P=ct0,解得t0=,故A错误;设光在玻璃薄片中的传播速度为v,则-=t0,又v=,解得n=1.5, v=c,故B、D错误;在空气中有c=λf,在该玻璃薄片中有v=λ′f,联立解得λ′=λ,故C正确。
8.某光学组件的剖面如图所示,反光的滑块右侧为圆锥面,圆锥面与右侧玻璃片之间形成很薄的间隙,现用红色平行光自右向左垂直照射玻璃片。从右向左观察玻璃片时,下列说法正确的是(　　)
A.会观察到环形衍射条纹
B.越接近玻璃片中心,相邻两条纹间的距离越小
C.滑块稍向左移的过程中,观察到的环形条纹会向内收缩
D.若改用紫光照射,条纹会变得更加稀疏
解析:C　滑块右侧是圆锥面,与玻璃片间形成的空气薄膜的等厚线是同心圆,红色平行光垂直入射,会发生薄膜干涉,从而观察到环形干涉条纹(牛顿环),故A错误;空气薄膜倾角不变,沿半径自内向外相同距离空气间隙厚度的变化相同,光程差相同,故相邻两条纹间的距离不变,故B错误;因同一条纹所对应的间隙厚度相同,滑块向左滑动时,沿着半径间隙厚度为某确定值的地方都向内侧移动,两列反射光的路程差为某确定值的地方都向内侧移动,因此所有环形条纹的半径都会变小, 即观察到的环形条纹会向内收缩,故C正确;紫光波长比红光短,根据干涉条纹间距与波长成正比,若改用紫光照射,条纹会变得更加密集,故D错误。课时2　光的干涉、衍射和偏振
课时作业
A级·基础巩固练
命题视角1　掌握光的干涉产生的条件,分析双缝干涉与薄膜干涉现象
1.(2025·台州一模)如图所示的装置可以发生光的干涉现象,S为单色光源,M为宽度一定的平面镜。S发出的光通过平面镜反射在光屏上,与S直接发出的光在光屏上发生干涉。若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ。下列说法正确的是(　　)
A.相邻两条亮条纹的中心间距Δx=
B.光屏上的条纹关于平面镜上下对称
C.若将平面镜M右移一些,亮条纹数量不变
D.若将平面镜M左移一些,相邻亮条纹间距不变
解析:D　从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一光源发出的光,故是相干光,该干涉现象可以看作双缝干涉,所以SS′之间的距离为2a,而光源S到光屏的距离可以看作双缝到光屏距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式可得Δx=λ,A错误;因光线不可能到达平面镜下方,可知光屏上的条纹只在平面镜的水平线上方,B错误;
如图,若将平面镜M右移一些,从S发出的射到光屏的光的范围减小,则亮条纹数量减少,C错误;若将平面镜M左移一些,SS′之间的距离不变,L不变,则相邻亮条纹间距不变,D正确。
2.(多选)设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上“增反膜”,于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的“增反膜”材料的折射率为,真空中的光速为c,紫外线在真空中的频率为f,下列说法正确的是(　　)
A.紫外线进入“增反膜”后的频率为
B.紫外线进入“增反膜”后的波长为
C.从“增反膜”前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的
D.“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的
解析:BD　紫外线进入“增反膜”后频率不变,A错误;紫外线进入“增反膜”后的速度v=,结合波长、波速和频率的关系可知,紫外线进入“增反膜”后的波长λ==,B正确;为使从“增反膜”前后两个表面反射的光叠加后加强,两束反射光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的整数倍,C错误;两束反射光的光程差又等于“增反膜”厚度的两倍,同时为了节省材料,故“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的,D正确。
命题视角2　考查衍射与偏振的现象判断、实际应用及原理辨析
3.柔软的耳机线中有粗细均匀的细铜丝,这种细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用图示装置,用激光器照射细铜丝,对抽丝过程实施自动控制,则光屏上的图像可能是(　　)
A B
C D
解析:D　当障碍物的尺寸与波的波长相当,或小于波的波长时,会发生明显的衍射现象,该装置运用了光的衍射现象,与激光通过单缝看到的衍射条纹是相同的,即产生不等间距条纹,中央条纹特别宽,两侧条纹较窄,条纹对称分布,故只有D正确。
4.(2025·温州一模)某兴趣小组剪裁、拼接偏振片来显示偏振光的偏振方向。先将偏振片按图甲的虚线剪出18片顶角为20°的等腰梯形,偏振片透振方向与各个等腰梯形的对称轴均平行,后将其拼接成圆环如图乙,制作成了“新型偏振片”。将“新型偏振片”放置在液晶屏幕前,观察液晶屏幕发出的白色偏振光,可能观察到的现象是(　　)
A B
C D
解析:A　因为偏振片透振方向与各个等腰梯形的对称轴均平行,则假设沿某一方向偏振的光的偏振方向与该等腰梯形的偏振片的透振方向相同,则光线最强,与之共线对称的另一个等腰梯形透振方向也是与该偏振光平行的,光线也是最强的;与之垂直的两个等腰梯形的透振方向与该偏振光的方向垂直,则光线最暗,可知可能观察到的现象是A。
命题视角3　几何光学与物理光学的综合应用
5.如图所示,a、b混合光束从介质射向真空,发现只有b光从界面射出,反射光束用c表示,则下列说法正确的是(　　)
A.c为a光
B.真空中,b光的光速比a光的大
C.真空中,b光的波长比a光的长
D.通过同一双缝干涉装置,a光的条纹间距比b光的大
解析:C　光在界面上均会发生反射,可知c为a、b混合光,故A错误;真空中光速一定,即在真空中,b光的光速等于a光的光速,故B错误;根据题图可知,以相同的入射角入射时,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,则a光的临界角小于b光的临界角,根据n=可知,b光的折射率比a光的小,由于折射率越小,波长越长,则真空中,b光的波长比a光的长,故C正确;根据Δx=λ,由于b光的波长比a光的长,则通过同一双缝干涉装置,a光的条纹间距比b光的小,故D错误。
6.如图甲所示,每年夏季,我国多地会出现日晕现象,日晕是日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图,a、b为其折射出的光线中的两种单色光,下列说法正确的是(　　)
A.a光的频率比b光的频率小
B.在冰晶中,b光的传播速度较大
C.用同一装置做双缝干涉实验时,b光条纹间距更大
D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时,a光的临界角较小
解析:A　由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小,可知a光的波长比b光的波长大,a光的频率比b光的频率小,故A正确;冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大,根据v=可知,在冰晶中,b光的传播速度较小,故B错误;根据Δx=λ,b光波长小,则b光条纹间距更小,故C错误;同种玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小,根据sin C=可知,从同种玻璃中射入空气发生全反射时,a光的临界角较大,故D错误。
B级·高考过关练
7.研究光的干涉现象的原理图如图所示。光源S到双缝S1、S2的距离相等,S1、S2连线平行于光屏,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的单色光,在空气中的波长为λ,经S1、S2传播到光屏上的P点,S1P垂直于光屏,P为某亮条纹中心,O、P之间还有4条亮条纹。现紧贴S1放置一厚度d=10λ的玻璃薄片,光从S1垂直穿过玻璃薄片传播到P点的时间与光从S2直接传播到P点的时间相等。已知光在空气中的速度为c,不考虑光在玻璃薄片内的反射,则(　　)
A.未加玻璃薄片时,光从S1、S2传播到P点的时间差为
B.玻璃薄片对该单色光的折射率为1.4
C.光在玻璃薄片中的波长为
D.光在玻璃薄片中的传播速度为c
解析:C　由题意,未加玻璃薄片时,P为第5条亮条纹中心,则有S2P-S1P=5λ,又S2P-S1P=ct0,解得t0=,故A错误;设光在玻璃薄片中的传播速度为v,则-=t0,又v=,解得n=1.5, v=c,故B、D错误;在空气中有c=λf,在该玻璃薄片中有v=λ′f,联立解得λ′=λ,故C正确。
8.某光学组件的剖面如图所示,反光的滑块右侧为圆锥面,圆锥面与右侧玻璃片之间形成很薄的间隙,现用红色平行光自右向左垂直照射玻璃片。从右向左观察玻璃片时,下列说法正确的是(　　)
A.会观察到环形衍射条纹
B.越接近玻璃片中心,相邻两条纹间的距离越小
C.滑块稍向左移的过程中,观察到的环形条纹会向内收缩
D.若改用紫光照射,条纹会变得更加稀疏
解析:C　滑块右侧是圆锥面,与玻璃片间形成的空气薄膜的等厚线是同心圆,红色平行光垂直入射,会发生薄膜干涉,从而观察到环形干涉条纹(牛顿环),故A错误;空气薄膜倾角不变,沿半径自内向外相同距离空气间隙厚度的变化相同,光程差相同,故相邻两条纹间的距离不变,故B错误;因同一条纹所对应的间隙厚度相同,滑块向左滑动时,沿着半径间隙厚度为某确定值的地方都向内侧移动,两列反射光的路程差为某确定值的地方都向内侧移动,因此所有环形条纹的半径都会变小, 即观察到的环形条纹会向内收缩,故C正确;紫光波长比红光短,根据干涉条纹间距与波长成正比,若改用紫光照射,条纹会变得更加密集,故D错误。(共27张PPT)
课时2
光的干涉、衍射和偏振
考点一
光的干涉
基础梳理
亮
暗
间隔
恒定
白色亮
彩色
前后表面
相同
典例精析
命题视角1　掌握双缝干涉条件,分析条纹间距,判定明暗条纹
1.明暗条纹的判断方法
①如图所示,相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,
2,…)时,光屏上出现明条纹。
【典例1】 (容易)(2022·浙江6月选考)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是(　　)
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
B
命题视角2　掌握薄膜干涉原理,分析薄膜干涉的应用
1.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)明、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=0,1,2,…),薄膜上出现明条纹。
2.薄膜干涉的应用
(1)干涉法检查平面的平整程度。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。
【典例2】 (中等)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置,其中A为标准平板,B为待检查的物体,C为入射光,图乙为观察到的干涉条纹,下列说法正确的是(　　)
A.入射光C可采用复色光
B.图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
C.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,对应条纹是暗条纹
D.由图乙条纹可知,被检查物体表面上有洞状凹陷
B
解析:B　入射光C应采用单色光,波长一定,不会出现干涉条纹重合,若采用复色光则会出现干涉条纹重合的现象,A错误;干涉条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉产生的,B正确;当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,两列光波的光程差为半波长的偶数倍,所以对应条纹是亮条纹,C错误;薄膜干涉是等厚干涉,即同一亮条纹处空气膜的厚度相等,亮条纹右偏说明被检查物体表面上有凸起,D错误。
考点二
光的衍射、偏振
基础梳理
相差不多
1.
还小
2.
一切
特定
方向
3.
典例精析
命题视角1　掌握明显衍射条件,分析衍射图样特点以及与双缝干涉图样异同
【典例3】 (容易)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
A
单缝衍射与双缝干涉的比较
总结提升
项目 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 各相邻条纹间距相等
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
命题视角2　区分自然光与偏振光,理解光的偏振现象
【典例4】 (容易)用图示实验装置演示光的偏振现象,白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,下列说法正确的是(　　)
A.白炽灯发出的光是纵波
B.偏振片Q起到检偏的作用
C.光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向垂直
D.将偏振片P以光传播方向为轴转动45°,光束Ⅲ将消失
B
解析:B　光是横波,故A错误;当白炽灯光经偏振片P后就成为偏振光,又经与P平行的偏振片Q照到光屏上,所以偏振片Q起到检偏的作用,故B正确;光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的,所以光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向不可能垂直,故C错误;将偏振片P以光传播方向为轴转过45°,光束Ⅲ将会减弱,但不会完全消失,故D错误。
考点三
几何光学与物理光学的综合应用
命题视角　几何光学与物理光学的综合应用
【典例5】 (中等)(2025·宁波一模)如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截面,OD为直径,一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃,两束光分别从B、C两点射出。下列说法正确的是(　　)
A.C点比B点先有光射出
B.从B点射出的光子比从C点射出的光子的动量小
C.通过相同的单缝,从B点射出的光比从C点射出的光衍射现象更明显
D.调节AO的入射方向,从曲面射出的光有可能与AO方向平行
D
典例精析
解析:D　由题图可知,从B点射出的光偏折程度较大,故玻璃对从B点射出的光的折射率较大,所以从B点射出的光频率比较大,波长较短,即从B点射出的光为紫光,C点射出的光为红光。通过相同的单缝,波长越长的光衍射现象越明显,则从C点射出的红光比从B点射出的紫光衍射现象更明显,故C错误;
连接BD、CD,如图所示,
各种色光的比较与分析
总结提升
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率ν 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的传播速度 大→小
同一介质中的波长 长→短
通过同一棱镜的偏折角 小→大
同一介质中的临界角 大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小
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