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[课时通关精练(三十六)]　光的波动性
(选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)
1.(2025·山东高考)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称，光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO'轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1、P2透振方向平行。保持P1不动，将P2绕OO'轴转动90°的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是(　　)
A.条纹间距不变，亮度减小
B.条纹间距增大，亮度不变
C.条纹间距减小，亮度减小
D.条纹间距不变，亮度增大
解析：选A。初始时P2与P1的透振方向平行，则光屏上的干涉条纹亮度最大，P2绕OO'轴转动90°的过程中，亮度逐渐减小，B、D错误；转动P2不会影响光的波长λ、双缝间距d和光屏到双缝的距离L，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，条纹间距不变，A正确，C错误。
2.如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮条纹的中心，P1为第一级亮条纹的中心。在其他条件不变的情况下，若将D屏向右平移一段距离，则(　　)
A.屏上O点可能为暗条纹的中心
B.屏上P1位置仍然可能为亮条纹的中心
C.屏上P1位置可能为暗条纹的中心
D.屏上干涉条纹间距将变小
解析：选C。屏上O点到两个光源的距离相等，仍然为中央亮条纹，A错误；根据Δx＝λ，屏向右平移，L增大，可知相邻干涉条纹间距离增大，原来屏上P1位置是第一级亮条纹的中心，现在第一条亮条纹向外移动，P1位置可能是暗条纹的中心，不可能是亮条纹中心，B、D错误，C正确。
3.在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的路程差为5.0×10－2 m，现用频率为6×1014 Hz的单色光照射双缝，下列说法正确的是(　　)
A.该单色光的波长是2×10－7 m，P点出现暗条纹
B.该单色光的波长是2×10－7 m，P点出现亮条纹
C.该单色光的波长是5×10－7 m，P点出现暗条纹
D.该单色光的波长是5×10－7 m，P点出现亮条纹
解析：选D。由c＝λf有λ＝＝ m＝5×10－7 m，光的路程差跟光波长之比为n＝＝＝1×105，即路程差为光的半个波长的偶数倍，因此，两束光在P点振动加强，出现光的亮条纹，D正确。
4.如图所示，劈尖干涉是一种薄膜干涉，可用于检查工件表面的平整度。某次检测发现待检测工件表面某处发生凹陷，从上向下可以观察到的干涉条纹是(　　)
解析：选B。劈尖干涉是一种薄膜干涉，同一条纹处空气膜的厚度相同，可知亮暗条纹垂直于MN方向。某处发生凹陷，则该处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，即该处条纹与后面条纹相同，B正确。
5.(2025·南京模拟)如图甲所示，将一个平凸透镜放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方竖直向下射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是(　　)
A.减小入射光的频率
B.增大入射光的光强
C.将平凸透镜缓慢地向上提起
D.将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹
解析：选A。牛顿环产生的原理是薄膜干涉：从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，光程差等于空气膜厚度的两倍。减小入射光的频率导致光波长变长，因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹，波长整数倍变大相邻亮条纹距离将变大，同一级牛顿环的半径变大，A正确；增大入射光的光强没有改变光程差，无法改变牛顿环的半径，B错误；将平凸透镜缓慢地向上提起，空气薄膜厚度增加导致光程差增大，原亮条纹需向更小半径处移动以满足光程条件，C错误；将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹，水中光波长变短，波长整数倍变小，相邻亮条纹距离将变小，同一级牛顿环的半径变小，D错误。
6.下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是(　　)
解析：选C。干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以C是光的双缝干涉图样，A是圆孔衍射图样，B是泊松亮斑，是光的衍射图样，D是光的单缝衍射图样。即A、B、D是光的衍射图样，C是光的干涉图样，原理与其他三幅图不同，C正确。
7.如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，最后射到Q右侧的光屏上。P、Q可以从图示位置开始转动。下列说法正确的是(　　)
A.白炽灯光为纵波
B.横波无法通过P
C.Q旋转任意角度后光屏不会变亮
D.P、Q都旋转90°后光屏变亮
解析：选D。光的偏振现象是横波特有的现象，当波的振动方向与P或Q的透振方向一致时，波能通过偏振片，A、B错误；Q旋转一定的角度，与P的透振方向平行时，光波依然能够通过偏振片，照亮光屏，C错误；P、Q都旋转90°后，透振方向依然平行，光波可以通过偏振片照亮光屏，D正确。
8.老师的手机里保存了一张用竖直平面内肥皂膜观察酒精灯焰的照片，如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A.为了便于观察干涉图样，观察者和灯焰应位于肥皂膜的两侧
B.照片上条纹间距不等，说明这是光的衍射图样
C.照片上的竖直条纹，是条纹跟着肥皂膜在竖直平面内转过90°后形成的
D.由图可知肥皂膜从c往a，变厚的越来越快
解析：选D。为了便于观察干涉图样，观察者和灯焰应位于肥皂膜的同侧，A错误；照片上由于光源为复色光且各波长不等，从而导致光在不同的位置进行干涉，出现条纹间距不等的现象，依然说明这是光的干涉图样，B错误；照片上的竖直条纹，是照片在竖直平面内转过90°后形成的，条纹不会随着肥皂膜转动，C错误；由图可知肥皂膜从c往a，间距越来越小，则膜变厚的越来越快，D正确。
9.某兴趣小组利用如图所示装置研究光的波动性，A处为狭缝片，B处为光强传感器，光从A的正上方向下射向B。仅改变一个量，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图中甲、乙所示，下列判断中可能正确的是(　　)
A.A处为单缝，甲图对应的缝宽小
B.A处为单缝，甲图对应的光源频率高
C.A处为双缝，甲图对应的双缝间距大
D.A处为双缝，甲图对应的AB距离大
解析：选D。从图中甲、乙的光强分布看，都出现了一系列间距几乎均匀的明暗相间条纹，这更符合“双缝干涉”而非“单缝衍射”特征(单缝衍射往往中央亮条纹最宽、最亮，旁侧亮条纹迅速减弱)，因此A处为双缝，甲图条纹间距大于乙图，说明甲图对应光源频率低或者双缝间距小，A、B错误；双缝干涉的相邻亮条纹间距满足 Δx＝，其中d为双缝中心间距、l为屏(或传感器)到双缝的距离、λ为光的波长。甲图相邻亮条纹间距大于乙图，光的频率不变的情况下：若双缝间距不变，甲图对应的AB距离大；若AB距离不变，则甲图对应的双缝间距小，D正确，C错误。
10.(生产生活融通题)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示，则可以实现的是(　　)
A.两偏振片的透振方向相同
B.两偏振片的透振方向互相垂直
C.两偏振片同时旋转90°“挡板”会消失
D.将一片塑料偏振片旋转90°“挡板”依然存在
解析：选B。偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块“挡板”，A错误，B正确；两偏振片同时旋转90°， 偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直，所以光不能通过两偏振片，“挡板”不会消失，C错误；将一片塑料偏振片旋转90°，偏振片偏振方向与偏振光的方向平行，偏振光可以全部通过偏振片，“挡板”消失，D错误。
11.(2025·镇江高三期中)如图所示，一束频率为f的光线进入置于真空中的双缝干涉装置。已知双缝间距为d，光屏距双缝的距离为L，光在真空中的传播速度为c。
(1)求第一级亮纹距光屏中心点O的距离Δx；
(2)将该双缝干涉装置放置于某种液体中，仍用该光照射，发现第二级亮纹恰好位于装置真空时的第一级亮纹处，求光在该液体中的传播速度v。
解析：(1)根据条纹间距表达式可知
Δx＝λ
其中的c＝λf
第一级亮纹距光屏中心点O的距离
Δx＝。
(2)放在液体中时Δx'＝λ'
由题意可知Δx'＝Δx
可得λ'＝λ
光在该液体中的传播速度v＝λ'f＝c。
答案：(1)　(2)c(共76张PPT)
高三一轮总复习高效讲义
物 理
01
第十四章
光
第2讲　光的波动性
知识梳理　夯实基础
考点探究　提升能力
课时通关精练
02
03
01
学习目标
教考衔接
知识梳理　夯实基础
亮
暗
频率
恒定
白
彩
大
上薄下厚
2
亮
暗
AI精准定位：高考命题关键点
相差不多
越弱
大
越弱
小
亮斑
AI精准定位：高考命题关键点
一切方向
特定
偏振片
横
最亮
最暗
AI精准定位：高考命题关键点
考点探究　提升能力
角度突破
双缝干涉
考点一
角度突破
破题路径
能力要语
角度突破
薄膜干涉
考点二
思维链
角度突破
光的衍射和偏振
考点三
思维链
角度突破
[课时通关精练(三十六)]　光的波动性
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谢谢观看第2讲　光的波动性　 对应学生用书P300　
学习目标 教考链接
1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振 2.掌握产生明暗条纹的条件，以及双缝干涉和薄膜干涉原理 3.掌握发生明显衍射的条件 1.情境科技化：以引力波探测、光纤通信、3D眼镜等为载体 2.计算精细化：结合双缝干涉公式Δx＝λ和薄膜干涉条件定量分析。强调对物理图景的理解与辨析能力，如区分干涉、衍射图样，分析条纹间距变化的影响因素
一、光的干涉
1.光的干涉
2.双缝干涉
图样特点 单色光照射时，形成明暗相间的等间距条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹
明暗条纹的判 断方法 亮条纹 当Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)时，光屏上P'处出现亮条纹
暗条纹 当Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，光屏上P'处出现暗条纹
条纹间距 Δx＝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
[注意]相干光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为Δr＝r2－r1。
3.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，从膜的前表面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。
[提醒]将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同金属元素，火焰会呈现不同的颜色。
(2)明暗条纹的判断方法：
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，设光在薄膜中的波长为λ'。
①在P1、P2处，Δr＝nλ'(n＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现亮条纹。
②在Q处，Δr＝(2n＋1) (n＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现暗条纹。
(3)应用：增透膜、检查工件平整度等。
AI精准定位：高考命题关键点
干涉需三条件，通过光程差判定明暗纹，条纹间距由决定
1.干涉条件判断：两束光频率相同、相位差恒定、振动方向一致才能产生稳定干涉。
2.光程差计算：准确计算两相干光线的光程差，明确半波长的附加条件。
3.明暗纹判定：根据光程差Δr＝kλ(k＝0，1，2，3，…)为亮纹，Δr＝(k＝0，1，2，3，…)为暗纹进行判断。
4.条纹特征分析：掌握条纹间距公式Δx＝，并能分析各参数对条纹的影响。
【例1】 (2025·重庆高考)杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则(　　)
A.相邻两亮条纹间距为
B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为λ
D.双缝之间的距离为 λ
液膜干涉因厚度变化产生水平彩色条纹
1.干涉成因分析：液膜前后表面反射光叠加产生干涉，形成彩色条纹。
2.厚度变化判断：重力作用下液膜厚度d上薄下厚，形成水平干涉条纹。
【例2】 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，如图甲所示，则(　　)
A.肥皂膜表面层分子间作用力表现为斥力
B.这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为图乙所示的梯形
C.上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹
D.将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹也会在肥皂膜表面转动90°
二、光的衍射
1.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差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。
　光发生衍射不需要条件，在任何情况下都可以发生，只是明显与不明显的差别
2.常见衍射图样的特点
(1)单缝衍射
若为单色光，中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，条纹间距不等，且离中央条纹越远，亮条纹的亮度越弱，宽度小(如图甲所示)。
(2)圆孔衍射
若为单色光，中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小，越密集(如图乙所示)。
(3)圆盘衍射(泊松亮斑)
当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在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。(如图丙所示)
　增大光的波长，或减小缝宽、减小孔径都可以使得衍射现象更加明显
衍射与干涉条纹特征不同，明显衍射需障碍物尺寸接近或小于波长
1.对比单缝衍射(中央亮纹宽)与双缝干涉(条纹等宽)的条纹分布差异。
2.依据“障碍物尺寸≤波长”的明显衍射条件，解释生活中的衍射现象。
【例3】 用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是(　　)
A.此实验说明了光沿直线传播
B.圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C.圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
题后反思：
三、光的偏振
1.自然光与偏振光
(1)自然光：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。
(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。
2.偏振光的形成
(1)让自然光通过偏振片形成偏振光。
(2)让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。
3.物理意义：光的偏振现象说明光是一种横波。
4.验证光的偏振现象的装置
P为偏振片，自然光经过P后变为只能沿P的透振方向振动的偏振光。当Q和P的透振方向一致时，光屏上亮度最亮；当Q和P的透振方向垂直时，光屏上亮度最暗。
通过偏振现象可证明光为横波，并解释偏振片原理
1.识别自然光与偏振光，明确水面等反射光为部分偏振光的特征。
2.结合偏振片透光方向，分析两偏振片垂直时的消光现象及条件。
3.关联3D电影、相机偏振滤光片。
4.解释其基于偏振原理的应用：依据光的偏振现象，推导光是横波的结论，区分横纵波偏振差异。
【例4】 如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，却看不到光亮，下列说法中正确的是(　　)
A.电灯S发出的光是偏振光
B.以SP为轴转动A，Q处将出现明暗交替的现象
C.将B沿SP向A平移至某位置时，在P处看到光亮
D.以SP为轴将A转过45°，在P处看到光亮
【例1】 解析：选C。根据题意，由图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx＝，A、B错误；由公式可得Δx＝λ，双缝之间的距离为d＝＝，C正确，D错误。
【例2】 解析：选C。肥皂膜表面层分子间作用力表现为引力，A错误；铁丝圈竖直放置时，由于重力作用，膜的下部较厚、上部较薄，因表面张力的原因，侧截面是一个圆滑的曲面，不是梯形，B错误；上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹，C正确；将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，D错误。
【例3】 解析：选B。此实验说明了光的衍射现象，A错误；圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，B正确；圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，C错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，D错误。
【例4】 解析：选D。电灯S发出的光，包含着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，属于自然光，A错误；自然光经过偏振片A形成偏振光，Q处一直有光亮，不会出现明暗交替的现象，故B错误；无论将B沿SP向A平移至何位置，透过A的偏振光的振动方向始终与B的透振方向垂直，在P处始终看不到光亮，C错误；由于此时人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，说明A、B透振方向垂直，以SP为轴将A转过45°，则透过A的偏振光的振动方向将存在平行于B透振方向的分量，此时将有部分光可以透过B，在P处可以看到光亮，D正确。
考点一　双缝干涉
光路参数影响：分析光源波长、双缝间距或屏距改变时，干涉条纹间距的变化规律
【例1】 (2025·南京二模)如图所示为杨氏双缝干涉实验示意图，用蓝光照射时，光屏上能观察到干涉条纹。下列说法正确的是(　　)
A.若换用红光照射时，相邻两条亮条纹间距变小
B.若将双缝到屏之间充满某种介质，相邻两条亮条纹间距变大
C.若将光屏向右边移动，相邻亮条纹间距变大
D.若将缝S1挡住，则光屏上不再呈现明暗相间的条纹
解析：选C。根据相邻亮条纹间距公式Δx＝λ，若换用红光照射时，由于红光的波长大于蓝光的波长，则相邻两条亮条纹间距变大；若将双缝到屏之间充满某种介质，由于蓝光在介质中的波长小于真空中的波长，则相邻两条亮条纹间距变小；若将光屏向右边移动，即L变大，则相邻亮条纹间距变大，A、B错误，C正确。若将缝S1挡住，则单色蓝光经过缝S2衍射后仍能在光屏上形成明暗相间的条纹，D错误。
角度突破
双缝干涉的特点
项目 双缝干涉
装置
形成原因 通过双缝的分光作用获得两列相干光源
条纹特征 (单色光) 形成明暗相间的等间距的干涉条纹
条纹间距 Δx＝λ
条纹特征分析：给定光源波长、双缝间距和屏距，计算干涉条纹间距及明暗条纹位置
【例2】 如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为4.2×10－6 m，现分别用下列条件中的A、B两种单色光在真空中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向真空时，临界角为37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。
解析：(1)设A光在真空中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝＝
得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m
根据路程差Δr＝4.2×10－6 m
由Δr＝k
解得k＝14
由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δr是波长的14倍，是偶数，所以P点为亮条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系sin C＝
得n＝
由此可知，B光在真空中波长为
λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m
有Δr＝k
解得k＝16
可见，用B光做光源，也是半波长的偶数倍，所以P点为亮条纹。
答案：(1)P点为亮条纹　(2)P点为亮条纹
角度突破
明暗条纹判断方法
相干光源S1、S2发出的光到某点的路程差为Δr＝r2－r1。(途经相同的介质时)
破题路径
能力要语
解题核心在于熟练运用条纹间距公式Δx＝，并掌握通过光程差Δr与波长λ的倍数关系确定明暗条纹位置的方法。
教学札记：
考点二　薄膜干涉
通过观察薄膜表面干涉条纹的形态，分析或计算薄膜厚度的变化情况
【例3】 利用光的干涉可以检查工件表面的平整度，其装置如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹可能如图乙、丙所示。以下说法正确的是(　　)
A.图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凹陷
B.若要使干涉条纹变密，可以减少垫的纸张数量
C.若要使干涉条纹变密，可以使用波长更长的单色光
D.若要使干涉条纹变疏，可以向右移动纸片
【例4】 如图所示，P、M、N为三个透明平板，M与P的夹角α略小于N与P的夹角β，一束平行光垂直P的上表面入射，下列干涉条纹的图像可能正确的是(　　)
角度突破
项目 平行的平面薄膜干涉 牛顿环
装置
形成原因 由薄膜上、下表面反射的光线形成相干光源 由球面上和平面上反射的光线形成相干光源
条纹特征 (单色光) 形成明暗相间的等间距的干涉条纹 明暗相间的同心圆环，中间疏、边缘密
条纹间距 Δx＝ —
思维链
【例3】 解析：选D。空气劈尖干涉是等厚干涉，即同一条纹对应的劈尖厚度相同，则图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凸起，A错误；经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源，设此处的空气层厚度为d，其光程差Δx＝2d，即光程差是空气层厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ时，此处出现亮条纹，因此相邻亮条纹之间的空气层厚度差一定为，减小纸张数量后，空气层的倾角变小，则相邻亮条纹或暗条纹之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，B错误；使用波长更长的单色光，相邻亮条纹或暗条纹之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，C错误；向右移动纸片，空气层的倾角变小，则相邻亮条纹或暗条纹之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，D正确。
【例4】 解析：选D。
光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为θ，δ1、δ2处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2，因为当光程差Δx＝nλ(n＝0，1，2，3，…)时表现为亮条纹，所以有δ2－δ1＝λ，则d2－d1＝λ。设此两相邻亮纹中心的距离为Δl，则由几何关系得＝tan θ，即Δl＝，可知夹角越小，条纹间距越大，由题意可知M与P的夹角α略小于N与P的夹角β，则左边的条纹间距大于右边的条纹间距，D正确。
考点三　光的衍射和偏振
衍射条件分析：通过单缝、圆孔等装置，分析发生明显衍射的条件及衍射图样特征
【例5】 (生产生活融通题)人眼的瞳孔直径是毫米数量级的。假想有一种眼睛的瞳孔是微米数量级的圆孔，能感觉非常微弱的光线。这种眼睛正对太阳，太阳光经瞳孔后形成的衍射图样是(　　)
A.明暗相间的白色平行直条纹
B.明暗相间的彩色平行直条纹
C.中央为圆形暗斑，外围有彩色圆环
D.中央为圆形白色光斑，外围有彩色圆环
【例6】 如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、紫光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一个单缝衍射仪器后形成的干涉图样和衍射图样(灰色部分表示亮条纹)。关于这4幅图样，下列说法正确的是(　　)
A.图样甲为红光的干涉图样
B.图样乙为紫光的干涉图样
C.图样丙为红光的衍射图样
D.图样丁为紫光的衍射图样
角度突破
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
思维链
【例5】 解析：选D。可见光的波长为400～760 nm，即0.40～0.76 μm，则瞳孔是微米数量级的圆孔眼睛正对太阳，太阳光经瞳孔可产生明显衍射，形成的衍射图样类似圆孔衍射，是中央为圆形白色光斑，外围有彩色圆环，D正确。
【例6】 解析：选A。干涉图样为等间距的，因为红光波长比紫光的长，所以由Δx＝知紫光的间距较小，所以图样甲为红光的干涉图样，图样丙为紫光的干涉图样。衍射图样中间宽两侧窄，且波长越长，衍射现象越明显，故图样乙为紫光的衍射图样，图样丁为红光的衍射图样，A正确。
偏振现象判断：结合偏振片、反射、折射等情景，判断光的偏振状态变化及相关应用原理
【例7】 (2024·江苏高考)用观看立体电影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°后，透过两镜片的图片(　　)
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
【例8】 (生产生活融通题)由于车玻璃表面反射光的干扰，照相机拍摄景象模糊，如图甲所示；在相机镜头加装某光学元件后，拍摄景象清晰，如图乙所示，则(　　)
A.光在玻璃表面反射时发生了偏振，该元件起到了起偏器的作用
B.光在玻璃表面反射时发生了偏振，该元件起到了检偏器的作用
C.光在玻璃表面反射时未发生偏振，该元件起到了起偏器的作用
D.光在玻璃表面反射时未发生偏振，该元件起到了检偏器的作用
角度突破
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，光振动沿特定方向
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。
【例7】 解析：选D。观看立体电影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手机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，手机屏幕旋转90°后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，通过左镜片的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此通过右边镜片的图片亮度变亮，故D正确。
【例8】 解析：选B。光在玻璃表面反射时会发生偏振现象，为了消除反射光的干扰，在相机镜头加装的光学元件起到了检偏器的作用，只让特定方向偏振的光通过，从而使拍摄景象清晰，B正确。
[课时通关精练(三十六)]　光的波动性
(选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)
1.(2025·山东高考)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称，光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO'轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1、P2透振方向平行。保持P1不动，将P2绕OO'轴转动90°的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是(　　)
A.条纹间距不变，亮度减小
B.条纹间距增大，亮度不变
C.条纹间距减小，亮度减小
D.条纹间距不变，亮度增大
解析：选A。初始时P2与P1的透振方向平行，则光屏上的干涉条纹亮度最大，P2绕OO'轴转动90°的过程中，亮度逐渐减小，B、D错误；转动P2不会影响光的波长λ、双缝间距d和光屏到双缝的距离L，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，条纹间距不变，A正确，C错误。
2.如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮条纹的中心，P1为第一级亮条纹的中心。在其他条件不变的情况下，若将D屏向右平移一段距离，则(　　)
A.屏上O点可能为暗条纹的中心
B.屏上P1位置仍然可能为亮条纹的中心
C.屏上P1位置可能为暗条纹的中心
D.屏上干涉条纹间距将变小
解析：选C。屏上O点到两个光源的距离相等，仍然为中央亮条纹，A错误；根据Δx＝λ，屏向右平移，L增大，可知相邻干涉条纹间距离增大，原来屏上P1位置是第一级亮条纹的中心，现在第一条亮条纹向外移动，P1位置可能是暗条纹的中心，不可能是亮条纹中心，B、D错误，C正确。
3.在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的路程差为5.0×10－2 m，现用频率为6×1014 Hz的单色光照射双缝，下列说法正确的是(　　)
A.该单色光的波长是2×10－7 m，P点出现暗条纹
B.该单色光的波长是2×10－7 m，P点出现亮条纹
C.该单色光的波长是5×10－7 m，P点出现暗条纹
D.该单色光的波长是5×10－7 m，P点出现亮条纹
解析：选D。由c＝λf有λ＝＝ m＝5×10－7 m，光的路程差跟光波长之比为n＝＝＝1×105，即路程差为光的半个波长的偶数倍，因此，两束光在P点振动加强，出现光的亮条纹，D正确。
4.如图所示，劈尖干涉是一种薄膜干涉，可用于检查工件表面的平整度。某次检测发现待检测工件表面某处发生凹陷，从上向下可以观察到的干涉条纹是(　　)
解析：选B。劈尖干涉是一种薄膜干涉，同一条纹处空气膜的厚度相同，可知亮暗条纹垂直于MN方向。某处发生凹陷，则该处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，即该处条纹与后面条纹相同，B正确。
5.(2025·南京模拟)如图甲所示，将一个平凸透镜放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方竖直向下射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是(　　)
A.减小入射光的频率
B.增大入射光的光强
C.将平凸透镜缓慢地向上提起
D.将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹
解析：选A。牛顿环产生的原理是薄膜干涉：从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，光程差等于空气膜厚度的两倍。减小入射光的频率导致光波长变长，因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹，波长整数倍变大相邻亮条纹距离将变大，同一级牛顿环的半径变大，A正确；增大入射光的光强没有改变光程差，无法改变牛顿环的半径，B错误；将平凸透镜缓慢地向上提起，空气薄膜厚度增加导致光程差增大，原亮条纹需向更小半径处移动以满足光程条件，C错误；将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹，水中光波长变短，波长整数倍变小，相邻亮条纹距离将变小，同一级牛顿环的半径变小，D错误。
6.下列四幅图中形成原理与其他三幅图不同的是(　　)
解析：选C。干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以C是光的双缝干涉图样，A是圆孔衍射图样，B是泊松亮斑，是光的衍射图样，D是光的单缝衍射图样。即A、B、D是光的衍射图样，C是光的干涉图样，原理与其他三幅图不同，C正确。
7.如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，最后射到Q右侧的光屏上。P、Q可以从图示位置开始转动。下列说法正确的是(　　)
A.白炽灯光为纵波
B.横波无法通过P
C.Q旋转任意角度后光屏不会变亮
D.P、Q都旋转90°后光屏变亮
解析：选D。光的偏振现象是横波特有的现象，当波的振动方向与P或Q的透振方向一致时，波能通过偏振片，A、B错误；Q旋转一定的角度，与P的透振方向平行时，光波依然能够通过偏振片，照亮光屏，C错误；P、Q都旋转90°后，透振方向依然平行，光波可以通过偏振片照亮光屏，D正确。
8.老师的手机里保存了一张用竖直平面内肥皂膜观察酒精灯焰的照片，如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A.为了便于观察干涉图样，观察者和灯焰应位于肥皂膜的两侧
B.照片上条纹间距不等，说明这是光的衍射图样
C.照片上的竖直条纹，是条纹跟着肥皂膜在竖直平面内转过90°后形成的
D.由图可知肥皂膜从c往a，变厚的越来越快
解析：选D。为了便于观察干涉图样，观察者和灯焰应位于肥皂膜的同侧，A错误；照片上由于光源为复色光且各波长不等，从而导致光在不同的位置进行干涉，出现条纹间距不等的现象，依然说明这是光的干涉图样，B错误；照片上的竖直条纹，是照片在竖直平面内转过90°后形成的，条纹不会随着肥皂膜转动，C错误；由图可知肥皂膜从c往a，间距越来越小，则膜变厚的越来越快，D正确。
9.某兴趣小组利用如图所示装置研究光的波动性，A处为狭缝片，B处为光强传感器，光从A的正上方向下射向B。仅改变一个量，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图中甲、乙所示，下列判断中可能正确的是(　　)
A.A处为单缝，甲图对应的缝宽小
B.A处为单缝，甲图对应的光源频率高
C.A处为双缝，甲图对应的双缝间距大
D.A处为双缝，甲图对应的AB距离大
解析：选D。从图中甲、乙的光强分布看，都出现了一系列间距几乎均匀的明暗相间条纹，这更符合“双缝干涉”而非“单缝衍射”特征(单缝衍射往往中央亮条纹最宽、最亮，旁侧亮条纹迅速减弱)，因此A处为双缝，甲图条纹间距大于乙图，说明甲图对应光源频率低或者双缝间距小，A、B错误；双缝干涉的相邻亮条纹间距满足 Δx＝，其中d为双缝中心间距、l为屏(或传感器)到双缝的距离、λ为光的波长。甲图相邻亮条纹间距大于乙图，光的频率不变的情况下：若双缝间距不变，甲图对应的AB距离大；若AB距离不变，则甲图对应的双缝间距小，D正确，C错误。
10.(生产生活融通题)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示，则可以实现的是(　　)
A.两偏振片的透振方向相同
B.两偏振片的透振方向互相垂直
C.两偏振片同时旋转90°“挡板”会消失
D.将一片塑料偏振片旋转90°“挡板”依然存在
解析：选B。偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块“挡板”，A错误，B正确；两偏振片同时旋转90°， 偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直，所以光不能通过两偏振片，“挡板”不会消失，C错误；将一片塑料偏振片旋转90°，偏振片偏振方向与偏振光的方向平行，偏振光可以全部通过偏振片，“挡板”消失，D错误。
11.(2025·镇江高三期中)如图所示，一束频率为f的光线进入置于真空中的双缝干涉装置。已知双缝间距为d，光屏距双缝的距离为L，光在真空中的传播速度为c。
(1)求第一级亮纹距光屏中心点O的距离Δx；
(2)将该双缝干涉装置放置于某种液体中，仍用该光照射，发现第二级亮纹恰好位于装置真空时的第一级亮纹处，求光在该液体中的传播速度v。
解析：(1)根据条纹间距表达式可知
Δx＝λ
其中的c＝λf
第一级亮纹距光屏中心点O的距离
Δx＝。
(2)放在液体中时Δx'＝λ'
由题意可知Δx'＝Δx
可得λ'＝λ
光在该液体中的传播速度v＝λ'f＝c。
答案：(1)　(2)c

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