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第2讲　光的干涉、衍射和偏振　激光
1.明确什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件。3.明确发生明显衍射的条件。
目标
要求
1
强基础 固本增分
2
研考点 精准突破
3
限时规范训练
栏
目
导
引
强基础
固本增分
一、光的干涉
1．定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现__条纹，某些区域相互减弱，出现__条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。
2．产生条件：两列光的____相同，振动方向____，且具有恒定的相位差，才能产生干涉。
亮
暗
频率
相同
3．双缝干涉
(1)单色光：形成________的条纹，中央为明条纹。
(2)白光：光屏上出现____条纹，且中央亮条纹是____(填写颜色)。
(3)相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝λ。
明暗相间
彩色
白色
4．薄膜干涉
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面____的两列光波。
(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度____。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。
二、光的衍射
1．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长________，甚至比光的波长____的时候，衍射现象才会明显。
反射
相等
相差不多
还小
2．衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
类型 单缝衍射 圆孔衍射
单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为________的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越__，宽度越__

中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着________的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越__，宽度越小；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而____
明暗相间
弱
小
明暗相间
弱
减小
类型 单缝衍射 圆孔衍射
白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度________、宽度____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 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的________
逐渐变暗
变窄
同心圆环
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到______(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现____(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。
不透明
亮斑
三、光的偏振现象
1．偏振：光波只沿________的方向的振动。
2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿________振动的光，而且沿各个方向振动的光波的____都相同，这种光叫作自然光。
3．偏振光：在____于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是____。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
某一特定
一切方向
强度
垂直
横波
四、激光的特点及应用
1．传播方向、偏振、相位等性质完全相同，可以进行光纤通信。
2．平行度好，可以进行精确的测距。
3．亮度高，可以进行切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以做“光刀”。
1．判断正误
(1)光的颜色由光的频率决定。( )
(2)只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉。( )
(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。( )
(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( )
(5)自然光是偏振光。( )
(6)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。( )
×
√
√
×
×
√
2．(多选)(人教版教材原题改编)下列说法正确的是(　　)
A．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象
B．减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮条纹变窄
C．太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像
D．透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射
AD
解析：AD　当缝的宽度或障碍物的尺寸与光的波长差不多或比波长小时，会发生明显的衍射现象，且缝的宽度或障碍物的尺寸越小，衍射现象越明显，故AD正确；光的波长不变时，狭缝越窄衍射时中央亮条纹越宽，B错误；当三角形孔缩小时，太阳光通过它先形成影，然后是小孔成像，当其尺寸与光的波长差不多时，会出现衍射图样，C错误。
3．(2025·上海卷，1)以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样(　　)
解析：A　干涉条纹是平行等距明暗相间的条纹，根据Δx＝λ，红光的波长大于紫光，可知红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，故选项A正确。
A
研考点
精准突破
考点一　光的干涉现象
(2025·重庆卷，4)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
C　
解析：C　根据题意，由图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx＝，故AB错误；由公式Δx＝λ可得，双缝之间的距离为d＝，故C正确，D错误。故选C。
明暗条纹判断
(1)P点将出现亮条纹
(2)P点将出现暗条纹
C　
(2024·山东卷，4)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
图甲　　　　图乙
解析：C　由图乙知a与b处在同一级条纹上，根据在同一级条纹上光程差相等，可知b与a的直径相等，b合格，c在另外一级的条纹上，知c与a直径不相同，c为不合格产品，故选C。
图甲　　　　图乙
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；如果被检查平面是不平整的，则干涉条纹发生弯曲。
考点二　光的衍射和偏振现象
(2025·北京卷，2)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D．水中的气泡看上去特别明亮
B
解析：B　雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意；肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意；水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。故选B。
(多选)(2022·山东卷，10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(　　)
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
ACD
解析：ACD　双缝干涉条纹是均匀的，所以题图乙是双缝干涉条纹，但也发生了衍射现象，A正确；遮住一条狭缝，就只能观察到单缝衍射现象，狭缝宽度增大时，衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，B错误；照射两狭缝时，发生双缝干涉现象，根据Δx＝可知，当增加L时，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，C正确；通过双
缝的两束光的相位相同，根据相干条件可知，|S2P－S1P|＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，P点一定是暗条纹，D正确。
易错提醒
(1)单缝衍射：条纹宽度不等，中央最宽；各相邻条纹间距不等；中央条纹最亮，两边变暗。
(2)双缝干涉：条纹宽度相等；各相邻条纹等间距；条纹清晰，亮度基本相同。
(2024·江苏卷，2)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
解析：D　立体影院的特殊眼镜利用了光的偏振原理，其镜片为偏振片。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，则此时手机液晶屏幕发出的光线的振动方向与左镜片的透振方向一致，与右镜片的透振方向垂直，故将手机屏幕旋转90度后，左镜片变暗，右镜片变亮，故选D。
D
考点三　光的波动性和几何光学的综合
(2023·重庆卷，5)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
D
解析：D　根据相邻两条亮条纹的间距计算公式Δx＝λ，由此可知λa<λb，故A错误；根据折射定律n＝可知，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则na>nb，根据光在介质中的传播速度与折射率的关系n＝，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；根据临界角与折射率的关系sin C＝，可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，则a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
总结提升
(1)光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由c＝λf 知，波长改变，光速改变。
(2)紫光频率f最高、同一介质中折射率n最大、同一介质中速度v最小、波长λ 最小、临界角最小、通过棱镜的偏折角最大。
素养拓展　非等倾薄膜干涉的条纹分布
如图所示为肥皂膜在重力的作用下形成的一种上薄下厚的形状，
当有光照射在上面时，会形成一种非等倾薄膜干涉。
由等倾薄膜干涉的条纹间距Δx＝可知，从上到下肥皂膜的
倾角θ减小，而λ不变，则Δx增大，即从上往下观察条纹间距变
稀疏。可以简记为：薄膜截面弯曲程度越大，条纹间距越小，条
纹越密。
(2025·山东潍坊三模)附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置于单色线性光源一侧，肥皂膜的纵截面形状如图所示，则从光源一侧顺着入射光线看到的图样可能是(　　)
D
解析：D　薄膜干涉是光照射到薄膜上时，薄膜前后表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象，同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等，所以条纹是水平的，AB错误；肥皂膜越厚，两列相干光源路程差越大，条纹越窄；从上往下，肥皂膜越来越厚，条纹越来越窄，C错误，D正确。故选D。
(2021·山东卷，7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　　)
D
解析：D　对于等倾薄膜干涉，相邻亮条纹对应的厚度差为半个波长，即厚度差为定值，如图所示，则tan θ＝，由题图可知干涉条纹的宽度变稀疏，所以对应位置的倾角θ减小，d-x图像斜率变小，故选D。
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限时规范
训练(75)　光的干涉、衍射和偏振　激光
(建议用时：40分钟　满分：66分)
(选择题1～7题每题5分，8～11题每题6分，12题7分，共66分)
[基础巩固练]
1．(2025·山东卷，3)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
A
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解析：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。
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2．(2023·天津卷，4)下列能说明光是横波的是(　　)
A．全反射 B．干涉
C．偏振 D．衍射
C
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解析：C　根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性，故BD错误；光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确，故选C。
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3．(2025·山东滨州二模)某实验小组在激光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列说法正确的是(　　)
A．图甲是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
B．图乙是小圆孔衍射图样
C．图丙是双缝干涉图样
D．图丁是双缝干涉图样
C　
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解析：C　单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知图甲是小圆孔衍射图样，图乙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故AB错误；衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则图丙是双缝干涉图样，图丁是单缝衍射图样，故C正确，D错误；故选C。
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4．(2025·河北部分重点高中模拟)如图1所示的两幅图像，用手握住绳的一端，另一端固定，手沿垂直绳方向上下抖动，在绳上就形成了一列横波，在绳波传播的路径中放置两个带有狭缝的栅栏；如图2所示的两幅图像，透过两块偏振片P、Q观察日光灯灯光，保持P不动，旋转Q，下列说法正确的是(　　)
图1　　　　　　　　　　图2
D
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A．图1是来演示机械横波的衍射现象
B．当栅栏的狭缝与绳的振动方向平行或垂直时，绳波都能通过狭缝
C．图2是来演示光的偏振现象，并由此说明光是一种纵波
D．当Q与P平行时，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小
图1　　　　　　　　　　图2
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解析：D　对图1，手沿垂直于绳方向上下抖动，在绳上就形成了横波，当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去，当狭缝的方向与绳的振动方向垂直时，绳上横波不能通过，这种现象叫作机械横波的偏振，故AB错误；对图2，旋转Q，当Q与P平行时，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小，该现象表明光是一种横波，能发生偏振现象，故C错误，D正确。故选D。
图1　　　　　　　　　　图2
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5．(2024·黑吉辽卷，4)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。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是(　　)
A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照射双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
A
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解析：A　双缝干涉相邻两条亮条纹中心间距Δx＝λ，λ是波长，L是双缝到墙面的垂直距离，d是两个缝之间的距离。换用更粗的头发丝，d变大，Δx变小，A正确；换用红色激光，波长变长，Δx变大，B错误；增大纸板与墙面的距离，L变大，Δx变大，C错误；减小光源与纸板的距离，Δx不变，D错误。
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6．(2026·江苏常州前黄中学模拟)为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视图如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复合光，以下说法中不正确的是(　　)
图甲　　　　图乙
A．通过同一较小障碍物时b光衍射现象较
明显
B．a光的折射率大于b光
C．用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小
D．在水中a光波速大于b光
D
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解析：D　做出光路图，如图所示，点光源S在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则a光的临界角较小，根据sin C＝可知，a光的折射率较大，
由n＝可知，a光在水中的传播速度比b光小，故B正确，与题意不符；D错误，与题意相符；由上述分析可知a光波长短，通过同一较小障碍物时b光衍射现象较明显，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故AC正确，与题意不符。故选D。
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7．(多选)(2025·山东百师联盟二模)图甲所示是检测工件表面平整程度的装置及得到的干涉图样；让单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样。下列关于光的干涉、衍射的描述中，说法正确的是(　　)
甲　　　　　　 　乙
A．频率相同的两列光一定能发生干涉
B．光的波长越长，衍射现象越明显
C．图甲中，将薄片向左移动，相邻亮条纹间距变小
D．图乙中，单缝a的宽度较大
BC
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解析：BC　两列光发生干涉需要满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，A错误；波长越长，衍射现象越明显，B正确；薄片向左移动，空气层劈尖夹角变大，所以相邻亮条纹间距变小，C正确；同一波长的光，单缝越窄，衍射现象越明显，所以单缝a的宽度小，D错误。故选BC。
甲　　　　　　 　乙
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[能力提升练]
8．(2025·江苏南京外国语四模)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
甲　　　　　　乙
A
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解析：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
甲　　　　　　乙
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，故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，故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，原明条纹需向更小半径处移动以满足光程条件，故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，故D错误。故选A。
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9．(2026·四川成都树德中学开学考)“冷光灯”照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低。这种灯是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ 表示此红外线在真空中的波长，n为薄膜对该光的折射率，不计半波损失，则所镀薄膜的厚度最小应为(　　)
A．λ B．λ
C．λ D．λ
A
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解析：A　当薄膜前后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两个界面上的反射光相干涉后互相削弱，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，则(2n＋1)＝2d(n＝0，1，2，…)，解得d＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，故厚度d的最小值为，其中λ′为红外线在薄膜中的波长，由题意可知λ′＝，则d＝，故选A。
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10．(2025·河南郑州外国语三模)图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是(　　)
A．从冰晶射入空气中发生全反射时，a光比b光的临界角大
B．用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹窄
C．用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光窄
D．a光在冰晶中传播的时间比b光传播的时间长
甲　　　　　　　　　乙
A
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解析：A　由图乙知a光偏折程度较小，可知在冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，由sin C＝可知，从冰晶射入空气中发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故A正确；由于冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，根据c＝λf可知，a光的波长大于b光的波长，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，a光比b光的干涉条纹宽，故B错误；由于a光波长大于b光波长，所以用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光宽，故C错误；根据v＝，由于a光的折射率小于b光的
折射率，所以a光在冰晶中的传播速
度大于b光在冰晶中的传播速度，且
a光的传播路程小于b光的传播路程，
则a光在冰晶中传播的时间比b光传播
的时间短，故D错误。故选A。
甲　　　　　　　　　乙
11
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
11．(多选)(2024·湖南卷，9)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OA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θ，
如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(　　)
A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C．若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D．若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动
BC
11
12
1
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5
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7
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9
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2
解析：BC　作出S关于平面镜对称的点S′，如图1所示，则S和S′相当于双缝干涉实验中的双缝，若沿AO向左略微平移平面镜，则双缝间距减小，双缝到屏的距离增大，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距增大，干涉条纹移动，A错误；若沿OA向右略微平移平面镜，则双缝间距d增大，双缝到屏的距离l减小，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距减小，B正确；若θ＝0°，作出S
图1
图2
关于平面镜对称的点S″，如图2所示，可知无论是沿OA向右略微平移平面镜，还是沿AO向左略微平移平面镜，S和S″的位置均不变，则干涉条纹不移动，干涉条纹间距不变，C正确，D错误。
12
1
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2
[培优创新练]
12．(多选)(2024·广西卷，9)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，a l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。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λ
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ
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nλ
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Δx，则该液体的折射率为λ
AD
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1
3
4
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2
解析：AD　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，则相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为Δx＝λ，A正确，B错误；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c＝λf、v＝λ1f、n＝可得出λ1＝，C错误；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Δx，根据相邻两条亮条纹中心间距公式有Δx＝λ2，可得λ2＝，
结合C选项的分析可知λ2＝，可得n′＝
λ，D正确。
第2讲　光的干涉、衍射和偏振　激光
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目标 要求 　 　 1.明确什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件。3.明确发生明显衍射的条件。
一、光的干涉
1．定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。
2．产生条件：两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生干涉。
3．双缝干涉
(1)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
(2)白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
(3)相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝λ。
4．薄膜干涉
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。
(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。
二、光的衍射
1．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
2．衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
类型 单缝衍射 圆孔衍射
单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 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；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小
白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，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)。
三、光的偏振现象
1．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。
2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。
3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。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。
四、激光的特点及应用
1．传播方向、偏振、相位等性质完全相同，可以进行光纤通信。
2．平行度好，可以进行精确的测距。
3．亮度高，可以进行切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以做“光刀”。
1．判断正误
(1)光的颜色由光的频率决定。(√)
(2)只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉。(√)
(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(×)
(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。(×)
(5)自然光是偏振光。(×)
(6)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。(√)
2．(多选)(人教版教材原题改编)下列说法正确的是(　　)
A．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象
B．减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮条纹变窄
C．太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像
D．透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射
解析：AD　当缝的宽度或障碍物的尺寸与光的波长差不多或比波长小时，会发生明显的衍射现象，且缝的宽度或障碍物的尺寸越小，衍射现象越明显，故AD正确；光的波长不变时，狭缝越窄衍射时中央亮条纹越宽，B错误；当三角形孔缩小时，太阳光通过它先形成影，然后是小孔成像，当其尺寸与光的波长差不多时，会出现衍射图样，C错误。
3．(2025·上海卷，1)以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样(　　)
解析：A　干涉条纹是平行等距明暗相间的条纹，根据Δx＝λ，红光的波长大于紫光，可知红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，故选项A正确。
考点一　光的干涉现象
　(2025·重庆卷，4)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
解析：C　根据题意，由图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx＝，故AB错误；由公式Δx＝λ可得，双缝之间的距离为d＝，故C正确，D错误。故选C。
明暗条纹判断
(1)P点将出现亮条纹
(2)P点将出现暗条纹
　(2024·山东卷，4)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(　　)
图甲　　　　图乙
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
解析：C　由图乙知a与b处在同一级条纹上，根据在同一级条纹上光程差相等，可知b与a的直径相等，b合格，c在另外一级的条纹上，知c与a直径不相同，c为不合格产品，故选C。
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；如果被检查平面是不平整的，则干涉条纹发生弯曲。
考点二　光的衍射和偏振现象
　 (2025·北京卷，2)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D．水中的气泡看上去特别明亮
解析：B　雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意；肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意；水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。故选B。
　(多选)(2022·山东卷，10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(　　)
　
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
解析：ACD　双缝干涉条纹是均匀的，所以题图乙是双缝干涉条纹，但也发生了衍射现象，A正确；遮住一条狭缝，就只能观察到单缝衍射现象，狭缝宽度增大时，衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，B错误；照射两狭缝时，发生双缝干涉现象，根据Δx＝可知，当增加L时，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，C正确；通过双缝的两束光的相位相同，根据相干条件可知，|S2P－S1P|＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，P点一定是暗条纹，D正确。
易错提醒
(1)单缝衍射：条纹宽度不等，中央最宽；各相邻条纹间距不等；中央条纹最亮，两边变暗。
(2)双缝干涉：条纹宽度相等；各相邻条纹等间距；条纹清晰，亮度基本相同。
　(2024·江苏卷，2)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
解析：D　立体影院的特殊眼镜利用了光的偏振原理，其镜片为偏振片。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，则此时手机液晶屏幕发出的光线的振动方向与左镜片的透振方向一致，与右镜片的透振方向垂直，故将手机屏幕旋转90度后，左镜片变暗，右镜片变亮，故选D。
考点三　光的波动性和几何光学的综合
　(2023·重庆卷，5)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
解析：D　根据相邻两条亮条纹的间距计算公式Δx＝λ，由此可知λa<λb，故A错误；根据折射定律n＝可知，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则na>nb，根据光在介质中的传播速度与折射率的关系n＝，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；根据临界角与折射率的关系sin C＝，可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，则a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
总结提升
(1)光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由c＝λf 知，波长改变，光速改变。
(2)紫光频率f最高、同一介质中折射率n最大、同一介质中速度v最小、波长λ 最小、临界角最小、通过棱镜的偏折角最大。
素养拓展　非等倾薄膜干涉的条纹分布
如图所示为肥皂膜在重力的作用下形成的一种上薄下厚的形状，当有光照射在上面时，会形成一种非等倾薄膜干涉。
由等倾薄膜干涉的条纹间距Δx＝可知，从上到下肥皂膜的倾角θ减小，而λ不变，则Δx增大，即从上往下观察条纹间距变稀疏。可以简记为：薄膜截面弯曲程度越大，条纹间距越小，条纹越密。
　(2025·山东潍坊三模)附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置于单色线性光源一侧，肥皂膜的纵截面形状如图所示，则从光源一侧顺着入射光线看到的图样可能是(　　)
解析：D　薄膜干涉是光照射到薄膜上时，薄膜前后表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象，同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等，所以条纹是水平的，AB错误；肥皂膜越厚，两列相干光源路程差越大，条纹越窄；从上往下，肥皂膜越来越厚，条纹越来越窄，C错误，D正确。故选D。
　(2021·山东卷，7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　　)
解析：D　对于等倾薄膜干涉，相邻亮条纹对应的厚度差为半个波长，即厚度差为定值，如图所示，则tan θ＝，由题图可知干涉条纹的宽度变稀疏，所以对应位置的倾角θ减小，d-x图像斜率变小，故选D。
限时规范训练(75)　光的干涉、衍射和偏振　激光
(建议用时：40分钟　满分：66分)
(选择题1～7题每题5分，8～11题每题6分，12题7分，共66分)
[基础巩固练]
1．(2025·山东卷，3)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：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．(2023·天津卷，4)下列能说明光是横波的是(　　)
A．全反射 B．干涉
C．偏振 D．衍射
解析：C　根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性，故BD错误；光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确，故选C。
3．(2025·山东滨州二模)某实验小组在激光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列说法正确的是(　　)
A．图甲是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
B．图乙是小圆孔衍射图样
C．图丙是双缝干涉图样
D．图丁是双缝干涉图样
解析：C　单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知图甲是小圆孔衍射图样，图乙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故AB错误；衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则图丙是双缝干涉图样，图丁是单缝衍射图样，故C正确，D错误；故选C。
4．(2025·河北部分重点高中模拟)如图1所示的两幅图像，用手握住绳的一端，另一端固定，手沿垂直绳方向上下抖动，在绳上就形成了一列横波，在绳波传播的路径中放置两个带有狭缝的栅栏；如图2所示的两幅图像，透过两块偏振片P、Q观察日光灯灯光，保持P不动，旋转Q，下列说法正确的是(　　)
图1　　　　　　　　　　图2
A．图1是来演示机械横波的衍射现象
B．当栅栏的狭缝与绳的振动方向平行或垂直时，绳波都能通过狭缝
C．图2是来演示光的偏振现象，并由此说明光是一种纵波
D．当Q与P平行时，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小
解析：D　对图1，手沿垂直于绳方向上下抖动，在绳上就形成了横波，当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去，当狭缝的方向与绳的振动方向垂直时，绳上横波不能通过，这种现象叫作机械横波的偏振，故AB错误；对图2，旋转Q，当Q与P平行时，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小，该现象表明光是一种横波，能发生偏振现象，故C错误，D正确。故选D。
5．(2024·黑吉辽卷，4)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。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是(　　)
A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照射双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
解析：A　双缝干涉相邻两条亮条纹中心间距Δx＝λ，λ是波长，L是双缝到墙面的垂直距离，d是两个缝之间的距离。换用更粗的头发丝，d变大，Δx变小，A正确；换用红色激光，波长变长，Δx变大，B错误；增大纸板与墙面的距离，L变大，Δx变大，C错误；减小光源与纸板的距离，Δx不变，D错误。
6．(2026·江苏常州前黄中学模拟)为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视图如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复合光，以下说法中不正确的是(　　)
图甲　　　　　图乙
A．通过同一较小障碍物时b光衍射现象较明显
B．a光的折射率大于b光
C．用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小
D．在水中a光波速大于b光
解析：D　做出光路图，如图所示，点光源S在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则a光的临界角较小，根据sin C＝可知，a光的折射率较大，由n＝可知，a光在水中的传播速度比b光小，故B正确，与题意不符；D错误，与题意相符；由上述分析可知a光波长短，通过同一较小障碍物时b光衍射现象较明显，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故AC正确，与题意不符。故选D。
7．(多选)(2025·山东百师联盟二模)图甲所示是检测工件表面平整程度的装置及得到的干涉图样；让单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样。下列关于光的干涉、衍射的描述中，说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
A．频率相同的两列光一定能发生干涉
B．光的波长越长，衍射现象越明显
C．图甲中，将薄片向左移动，相邻亮条纹间距变小
D．图乙中，单缝a的宽度较大
解析：BC　两列光发生干涉需要满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，A错误；波长越长，衍射现象越明显，B正确；薄片向左移动，空气层劈尖夹角变大，所以相邻亮条纹间距变小，C正确；同一波长的光，单缝越窄，衍射现象越明显，所以单缝a的宽度小，D错误。故选BC。
[能力提升练]
8．(2025·江苏南京外国语四模)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(　　)
甲　　　　　　　乙
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：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，故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，故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，原明条纹需向更小半径处移动以满足光程条件，故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，故D错误。故选A。
9．(2026·四川成都树德中学开学考)“冷光灯”照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低。这种灯是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ 表示此红外线在真空中的波长，n为薄膜对该光的折射率，不计半波损失，则所镀薄膜的厚度最小应为(　　)
A．λ B．λ
C．λ D．λ
解析：A　当薄膜前后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两个界面上的反射光相干涉后互相削弱，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，则(2n＋1)＝2d(n＝0，1，2，…)，解得d＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，故厚度d的最小值为，其中λ′为红外线在薄膜中的波长，由题意可知λ′＝，则d＝，故选A。
10．(2025·河南郑州外国语三模)图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　　乙
A．从冰晶射入空气中发生全反射时，a光比b光的临界角大
B．用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹窄
C．用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光窄
D．a光在冰晶中传播的时间比b光传播的时间长
解析：A　由图乙知a光偏折程度较小，可知在冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，由sin C＝可知，从冰晶射入空气中发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故A正确；由于冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，根据c＝λf可知，a光的波长大于b光的波长，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，a光比b光的干涉条纹宽，故B错误；由于a光波长大于b光波长，所以用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光宽，故C错误；根据v＝，由于a光的折射率小于b光的折射率，所以a光在冰晶中的传播速度大于b光在冰晶中的传播速度，且a光的传播路程小于b光的传播路程，则a光在冰晶中传播的时间比b光传播的时间短，故D错误。故选A。
11．(多选)(2024·湖南卷，9)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OA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θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(　　)
A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C．若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D．若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动
解析：BC　作出S关于平面镜对称的点S′，如图1所示，则S和S′相当于双缝干涉实验中的双缝，若沿AO向左略微平移平面镜，则双缝间距减小，双缝到屏的距离增大，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距增大，干涉条纹移动，A错误；若沿OA向右略微平移平面镜，则双缝间距d增大，双缝到屏的距离l减小，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距减小，B正确；若θ＝0°，作出S关于平面镜对称的点S″，如图2所示，可知无论是沿OA向右略微平移平面镜，还是沿AO向左略微平移平面镜，S和S″的位置均不变，则干涉条纹不移动，干涉条纹间距不变，C正确，D错误。
图1　 图2
[培优创新练]
12．(多选)(2024·广西卷，9)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，a l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。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λ
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ
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nλ
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Δx，则该液体的折射率为λ
解析：AD　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，则相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为Δx＝λ，A正确，B错误；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c＝λf、v＝λ1f、n＝可得出λ1＝，C错误；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Δx，根据相邻两条亮条纹中心间距公式有Δx＝λ2，可得λ2＝，结合C选项的分析可知λ2＝，可得n′＝λ，D正确。限时规范训练(75)　光的干涉、衍射和偏振　激光
(建议用时：40分钟　满分：66分)
(选择题1～7题每题5分，8～11题每题6分，12题7分，共66分)
[基础巩固练]
1．(2025·山东卷，3)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：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．(2023·天津卷，4)下列能说明光是横波的是(　　)
A．全反射 B．干涉
C．偏振 D．衍射
解析：C　根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性，故BD错误；光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确，故选C。
3．(2025·山东滨州二模)某实验小组在激光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列说法正确的是(　　)
A．图甲是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
B．图乙是小圆孔衍射图样
C．图丙是双缝干涉图样
D．图丁是双缝干涉图样
解析：C　单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知图甲是小圆孔衍射图样，图乙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故AB错误；衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则图丙是双缝干涉图样，图丁是单缝衍射图样，故C正确，D错误；故选C。
4．(2025·河北部分重点高中模拟)如图1所示的两幅图像，用手握住绳的一端，另一端固定，手沿垂直绳方向上下抖动，在绳上就形成了一列横波，在绳波传播的路径中放置两个带有狭缝的栅栏；如图2所示的两幅图像，透过两块偏振片P、Q观察日光灯灯光，保持P不动，旋转Q，下列说法正确的是(　　)
图1　　　　　　　　　　图2
A．图1是来演示机械横波的衍射现象
B．当栅栏的狭缝与绳的振动方向平行或垂直时，绳波都能通过狭缝
C．图2是来演示光的偏振现象，并由此说明光是一种纵波
D．当Q与P平行时，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小
解析：D　对图1，手沿垂直于绳方向上下抖动，在绳上就形成了横波，当狭缝的方向与绳的振动方向相同时，绳上横波可以传过去，当狭缝的方向与绳的振动方向垂直时，绳上横波不能通过，这种现象叫作机械横波的偏振，故AB错误；对图2，旋转Q，当Q与P平行时，透射光的强度最大，由此转过90°，透射光的强度最小，该现象表明光是一种横波，能发生偏振现象，故C错误，D正确。故选D。
5．(2024·黑吉辽卷，4)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。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是(　　)
A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照射双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
解析：A　双缝干涉相邻两条亮条纹中心间距Δx＝λ，λ是波长，L是双缝到墙面的垂直距离，d是两个缝之间的距离。换用更粗的头发丝，d变大，Δx变小，A正确；换用红色激光，波长变长，Δx变大，B错误；增大纸板与墙面的距离，L变大，Δx变大，C错误；减小光源与纸板的距离，Δx不变，D错误。
6．(2026·江苏常州前黄中学模拟)为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视图如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复合光，以下说法中不正确的是(　　)
图甲　　　　　图乙
A．通过同一较小障碍物时b光衍射现象较明显
B．a光的折射率大于b光
C．用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小
D．在水中a光波速大于b光
解析：D　做出光路图，如图所示，点光源S在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则a光的临界角较小，根据sin C＝可知，a光的折射率较大，由n＝可知，a光在水中的传播速度比b光小，故B正确，与题意不符；D错误，与题意相符；由上述分析可知a光波长短，通过同一较小障碍物时b光衍射现象较明显，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故AC正确，与题意不符。故选D。
7．(多选)(2025·山东百师联盟二模)图甲所示是检测工件表面平整程度的装置及得到的干涉图样；让单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样。下列关于光的干涉、衍射的描述中，说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
A．频率相同的两列光一定能发生干涉
B．光的波长越长，衍射现象越明显
C．图甲中，将薄片向左移动，相邻亮条纹间距变小
D．图乙中，单缝a的宽度较大
解析：BC　两列光发生干涉需要满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，A错误；波长越长，衍射现象越明显，B正确；薄片向左移动，空气层劈尖夹角变大，所以相邻亮条纹间距变小，C正确；同一波长的光，单缝越窄，衍射现象越明显，所以单缝a的宽度小，D错误。故选BC。
[能力提升练]
8．(2025·江苏南京外国语四模)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(　　)
甲　　　　　　　乙
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：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，故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，故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，原明条纹需向更小半径处移动以满足光程条件，故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，故D错误。故选A。
9．(2026·四川成都树德中学开学考)“冷光灯”照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低。这种灯是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ 表示此红外线在真空中的波长，n为薄膜对该光的折射率，不计半波损失，则所镀薄膜的厚度最小应为(　　)
A．λ B．λ
C．λ D．λ
解析：A　当薄膜前后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两个界面上的反射光相干涉后互相削弱，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，则(2n＋1)＝2d(n＝0，1，2，…)，解得d＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，故厚度d的最小值为，其中λ′为红外线在薄膜中的波长，由题意可知λ′＝，则d＝，故选A。
10．(2025·河南郑州外国语三模)图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　　乙
A．从冰晶射入空气中发生全反射时，a光比b光的临界角大
B．用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹窄
C．用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光窄
D．a光在冰晶中传播的时间比b光传播的时间长
解析：A　由图乙知a光偏折程度较小，可知在冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，由sin C＝可知，从冰晶射入空气中发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故A正确；由于冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，根据c＝λf可知，a光的波长大于b光的波长，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，a光比b光的干涉条纹宽，故B错误；由于a光波长大于b光波长，所以用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光宽，故C错误；根据v＝，由于a光的折射率小于b光的折射率，所以a光在冰晶中的传播速度大于b光在冰晶中的传播速度，且a光的传播路程小于b光的传播路程，则a光在冰晶中传播的时间比b光传播的时间短，故D错误。故选A。
11．(多选)(2024·湖南卷，9)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OA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θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(　　)
A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C．若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D．若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动
解析：BC　作出S关于平面镜对称的点S′，如图1所示，则S和S′相当于双缝干涉实验中的双缝，若沿AO向左略微平移平面镜，则双缝间距减小，双缝到屏的距离增大，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距增大，干涉条纹移动，A错误；若沿OA向右略微平移平面镜，则双缝间距d增大，双缝到屏的距离l减小，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距减小，B正确；若θ＝0°，作出S关于平面镜对称的点S″，如图2所示，可知无论是沿OA向右略微平移平面镜，还是沿AO向左略微平移平面镜，S和S″的位置均不变，则干涉条纹不移动，干涉条纹间距不变，C正确，D错误。
图1　 图2
[培优创新练]
12．(多选)(2024·广西卷，9)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，a l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。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λ
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ
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nλ
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Δx，则该液体的折射率为λ
解析：AD　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，则相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为Δx＝λ，A正确，B错误；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c＝λf、v＝λ1f、n＝可得出λ1＝，C错误；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Δx，根据相邻两条亮条纹中心间距公式有Δx＝λ2，可得λ2＝，结合C选项的分析可知λ2＝，可得n′＝λ，D正确。

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