光的干涉、衍射和偏振2012.3

一、光的干涉1.光的干涉(1)定义两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象.(2)相干条件只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象.相干光源是指频率相同、相位相同(振动情况相同)的两列光波.2.双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹.白光的双缝干涉的条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为Δx＝l d λ.3.薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后两面反射的光相遇而形成的.干涉图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同.4. 薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图3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；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲.1. 一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是(A)A.各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.上述说法都不正确2. 如图4所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(C)A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光3. 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图5所示.这时可以看到明暗相间的条纹.下面关于条纹的说法中正确的是(AC)A.干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧二、光的衍射(1)定义光离开直线路径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样.(2)发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显.(3)衍射图样①单缝衍射a.单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮条纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性.b.白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，远离中央的是红光.②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远远超过孔的直线照明的面积.③圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑.1. 如图7所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹)，那么1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是(B)123 4A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫2. 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图8所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是(AD)A.这里应用的是光的衍射现象B.这里应用的是光的干涉现象C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细三、光的偏振(1)偏振：光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振.(2)自然光：太阳、电灯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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光.(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，叫做偏振光.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.（4）自然光射到两种介质的交界面上时，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直.1. 如图1所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是(ABD)A.太阳光B.沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光D.沿与竖直方向成45°角方向振动的光2. 如图9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，看不到光亮，则(BD)A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮《课后训练》1.下列现象中，属于光的衍射的是(B)A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹2.(2013·上海单科·3)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(D)A.传播速度不同B.强度不同C.振动方向不同D.频率不同3.如图10所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧.旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是(C)A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变，B有变化D.A有变化，B不变4.图11是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏.用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹.下列说法正确的是(B)A.减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小B.增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大C.将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小D.将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大5.某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图12所示，则他在光屏上看到的条纹是下图中的(D)图126.下列说法正确的是(BC)A.无影灯利用的是光的衍射原理B.全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性C.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度D.在光的双缝干涉实验中，将入射光由红光改为紫光，则条纹间距变宽7.关于光的干涉，下列说法中正确的是(C)A.在双缝干涉现象里，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定8.如图2甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(AC)A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的9. 光热转换是将太阳能转换为其他物质内能的过程，太阳能热水器如图3所示，就是一种光热转换装置，它的主要转化器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转化成水的内能.真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是(C)A.光的直线传播B.光的粒子性C.光的干涉D.光的衍射10. 在观察光的干涉现象的实验中，将两刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图4所示的方法，让激光束通过自制的双缝.图4(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)；(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)；(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验时屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时____(选填“大”或“小”).(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹，试运用波动理论对明条纹的形成加以解释.答案(1)越大(2)越大(3)小(4)见解析11. 用单色光通过小圆盘和小圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，则(D)A.用小圆盘时，图形中央是暗的，用小圆孔时，图形中央是亮的B.用小圆盘时，图形中央是亮的，用小圆孔时，图形中央是暗的C.两个图形均为中央为亮点的同心圆形条纹D.两个图形均为中央为暗点的同心圆形条纹12. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(D)A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C. 在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象13. 奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图6所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.图6(1)偏振片A的作用是_________________________________________________________.(2)偏振现象证明了光是一种________.(3)以下说法中正确的是()A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD14. (1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是______现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是________现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是________现象.(2)凡是波都具有衍射现象，而把光看作直线传播的条件是_____________.要使光产生明显的衍射，条件是________________________________________________.(3)当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是________________________________________________________________. (4)如图7所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验说明_____________________________________________________________________.解析(1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象.(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看作沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象.(3)红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远.(4)这个实验说明了光是一种横波.。

光的干涉衍射与偏振光是一种电磁波，具有波粒二象性。

在传播过程中，光可以发生干涉、衍射和偏振等现象。

本文将就光的干涉衍射与偏振进行探讨，并介绍相关实验和应用。

一、光的干涉1. 干涉现象光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生明暗条纹的现象。

当两束光波相遇时，根据相位差的不同，会出现增强或相消干涉。

光的干涉分为相干光的干涉和非相干光的干涉两种情况。

2. 干涉实验常见的干涉实验有杨氏双缝干涉实验、牛顿环实验等。

其中，杨氏双缝干涉实验通过用一块光栅，或者两条狭缝让光通过后形成干涉条纹，可以直观地观察到干涉的现象。

3. 透明薄膜的干涉透明薄膜的干涉是指光在两个介质交界处发生反射和透射时，由于反射光和透射光路径不同而发生干涉。

常见的例子是油膜的彩色条纹和肥皂泡的彩色环。

二、光的衍射1. 衍射现象光的衍射是指光通过一个孔或经过一个缝隙时，光波传播方向发生偏折的现象。

这是由于光的波动性质造成的。

2. 衍射实验常见的衍射实验有单缝衍射实验、双缝衍射实验等。

其中，双缝衍射实验可以通过两个狭缝让光通过后形成干涉条纹，观察到光的衍射现象。

3. 单缝衍射和多缝衍射单缝衍射和多缝衍射是光的衍射的两种基本情况。

单缝衍射下，光波经过一个狭缝后形成的衍射图样是一组等距的亮暗条纹。

多缝衍射下，光波经过多个狭缝后形成的衍射图样有更加复杂的亮暗条纹。

三、光的偏振1. 偏振现象光的偏振是指光波中的振动方向具有选择性的现象。

一束未偏振的光中的光波振动方向是各种方向都有的，而偏振后的光则只在特定方向上振动。

2. 偏振实验常见的偏振实验有偏振器实验、马吕斯定律实验等。

其中，偏振器实验可以通过使用偏振片来实现光的偏振，并通过观察光的传播方向和强度的变化来研究偏振现象。

3. 产生和应用偏振光偏振光可以通过偏振片、波片等光学元件产生。

偏振光在日常生活中有许多应用，比如3D电影中的立体效果、太阳眼镜中的消除光线反射等。

综上所述，光的干涉衍射与偏振是光的波动特性的重要表现。

光的干涉、衍射和偏振
1．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)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．
(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹．
2．光的衍射
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．
3．光的偏振
(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：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．
(3)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．
(4)光的偏振现象说明光是一种横波．
第1页共1页。

第30讲光的干涉、衍射和偏振目录考点一光的双缝干涉现象 (1)考点二薄膜干涉现象 (1)考点三光的干涉和衍射的比较 (6)考点四光的偏振现象 (9)练出高分 (13)考点一光的双缝干涉现象1．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，才能产生稳定的干涉图样．2．杨氏双缝干涉(1)原理图如图1所示图1(2)亮、暗条纹的条件．①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．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条纹间距公式：Δx＝ldλ.[例题1]（2022•徐汇区三模）如图是单色光的“杨氏双缝干涉实验”，若要使干涉条纹变宽，可以（）A．增大单缝到双缝之间的距离B．减小单缝到双缝之间的距离C．增大双缝到屏幕之间的距离D．减小双缝到屏幕之间的距离【解答】解：根据条纹间距公式Δx=Lλd，其表中L示双缝到屏的距离，d表示双缝之间的距离，可知若要使干涉条纹变宽，可知增大双缝到屏幕之间的距离和减小双缝之间的距离，换波长较长的光，故C正确，ABD错误。

故选：C。

[例题2]（2022•天津二模）如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（）A．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角大B．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流一定大C．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【解答】解：AB、由图可知a光的干涉条纹间距小于b光，根据Δx=Ldλ可知，a的波长小于b光，则a光的频率大于b光，a的折射率大于b光，根据sinC=1n可知，同种介质射入真空发生全反射时，b光临界角大，故A错误；B、光电效应时饱和电流与入射光的强度有关，所以无法判断饱和电流的大小，故B错误；C、a的折射率大于b光，根据n=cv可知，在同种介质中传播时a光的传播速度比b光的小，故C错误；D、若两光均由氢原子能级跃迁产生，因a光的频率大，所以产生a光对应光子的能量大于b光对应光子的能量，产生a光的能级能量差大，故D正确。

高中物理选修3-4知识点光的干涉、衍射和偏振1）光的干涉现象: 是波动特有的现象, 由托马斯•杨首次观察到。

（1）在双缝干涉实验中, 条纹宽度或条纹间距：λdL x =∆ L: 屏到挡板间的距离, d: 双缝的间距, λ: 光的波长, △x: 相邻亮纹（暗纹）间的距离（2）图象特点:中央为明条纹, 两边等间距对称分布明暗相间条纹。

红光（λ最大）明、暗条纹最宽, 紫光明、暗条纹最窄。

白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。

2）光的颜色、色散A.薄膜干涉（等厚干涉）:图象特点: 同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。

不同λ的光做实验, 条纹间距不同单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹B.薄膜干涉中的色散⑴、各种看起来是彩色的膜, 一般都是由于干涉引起的⑵、原理: 膜的前后两个面反射的光形成的⑶、现象: 同一厚度的膜, 对应着同一亮纹（或暗纹）⑷、厚度变化越快, 条纹越密白光入射形成彩色条纹。

C.折射时的色散⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。

折射率越大, 偏折的程度越大⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。

同一种介质中, 由红光到紫光, 波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢3）光的衍射: 单缝衍射图象特点: 中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。

（白光入射为彩色条纹）。

光的衍射条纹: 中间宽, 两侧窄的明暗相间条纹（典例: 泊松亮斑）共同点: 同等条件下, 波长越长, 条纹越宽4）光的偏振: 证明了光是横波；常见的光的偏振现象: 摄影, 太阳镜, 动感投影片, 晶体的检测, 玻璃反光⑴偏振片由特定的材料制成, 它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向）, 只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。

⑵当只有一块偏振片时, 以光的传播方向为轴旋转偏振片, 透射光的强度不变。

当两块偏振片的透振方向平行时, 透射光的强度最大, 但是, 比通过一块偏振片时要弱。

当两块偏振片的透振方向垂直时, 透射光的强度最弱, 几乎为零。

物理光学干涉衍射与偏振问题干涉衍射和偏振是物理光学领域中的两个重要问题。

本文将从理论和实验两个方面讨论干涉衍射和偏振现象，并探讨其在实际应用中的重要性。

一、干涉衍射的定义和原理干涉衍射是光波传播过程中遇到透光物体或光波相互作用产生的现象。

干涉是指光波的两个或多个部分发生相互作用，产生干涉条纹，从而改变光波的波动性质。

衍射是指当光波通过一个孔或经过物体边缘时发生弯曲扩散。

干涉衍射的原理可以用以下两个现象解释：叠加原理和相位差。

叠加原理即各个光波达到的点的光强是各个光波的叠加结果。

相位差则指的是波的起始点到达某一点的过程中，各个波长所形成的相位差。

当干涉条件满足时，波峰和波谷相遇，光波会相互增强，形成明暗相间的干涉条纹。

二、干涉衍射的应用干涉衍射在现实生活中有着广泛的应用。

其中包括：1. 激光干涉仪：利用干涉条纹的特性，通过激光仪器进行精密测量。

2. 干涉光栅：利用入射光波经光栅衍射产生的干涉现象，进行波长分析和频率分析。

3. 光学显微镜：利用干涉衍射现象来增强显微镜的分辨率。

4. 光波导技术：通过控制光的干涉来实现光信号的传输和分析。

三、偏振光的定义和原理偏振是指光波的振动方向不是在所有方向上都均匀分布的现象。

偏振光可以通过偏振器来产生，偏振器是一个光学器件，可以选择性地传递或阻挡特定方向上的光波。

偏振光的原理可以通过振动方向和波长方向的关系来解释。

光的振动方向与光波的传播方向垂直时，称为正交振动。

而偏振器只能允许振动方向与光波传播方向相同的光通过，因此只有满足偏振器方向的光可以通过，其他光会被阻挡。

四、偏振光的应用偏振光在许多领域中有着广泛的应用。

以下是几个示例：1. 光学显微镜：通过使用偏振光，可以增强显微镜的图像对比度。

2. 液晶显示器：液晶分子只能让特定方向上的光通过，所以液晶显示器可以通过改变电场来控制光的偏振方向。

3. 拍摄滤镜：摄影中使用的偏振滤镜可以减少反射和增加对比度。

4. 3D电影：通过使用偏振镜片，可以实现立体影像的效果。

第4课时光的干涉、衍射和偏振考纲解读 1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件.2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．考点一光的双缝干涉现象1．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，才能产生稳定的干涉图样．2．杨氏双缝干涉(1)原理图如图1所示图1(2)亮、暗条纹的条件．①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．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条纹间距公式：Δx＝ldλ.例1(2014·江苏·12B(1))某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图2甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是________．图2A．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源解析 在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离Δx ＝l dλ，由题图知要使干涉条纹间距变宽，可增大l 、λ或减小d .根据c ＝λf 知要增大λ，应减小f .选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 答案 B 变式题组1．[杨氏双缝干涉实验的理解]关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是( )A ．单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B ．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C ．光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D ．照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案 B解析 单缝的作用是获得一束细光，故A 错误；双缝的作用是将一束光分成两束完全相同的光，B 正确；屏上出现暗条纹处距两狭缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C 错误；单色光的频率越高，波长越短，根据Δx ＝l λ/d ，相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D 错误．2．[双缝干涉条件的应用]在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点P 的距离之差为0.6 μm ，若分别用频率为f 1＝5.0×1014Hz 和f 2＝7.5×1014Hz 的单色光垂直照射双缝，试分析判断点P 应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？答案 见解析解析 如图所示，双缝S 1、S 2到光屏上任一点P 的路程差Δr ＝S 2S 2′，当Δr 等于单色光波长的整数倍时，S 2和S 1同时到达波峰或波谷，由S 1和S 2发出的光在点P 互相加强，点P 出现亮条纹；当Δr 等于单色光半个波长的奇数倍时，若S 2到达波峰(波谷)，则S 1到达波谷(波峰)，这样由S 1和S 2发出的光在点P 互相抵消，点P 出现暗条纹．频率为f 1的单色光波长λ1＝c f 1＝3×1085.0×1014 m ＝0.6×10－6 m ＝0.6 μm频率为f 2的单色光波长λ2＝c f 2＝3×1087.5×1014 m ＝0.4×10－6 m ＝0.4 μm 可见Δr 1＝λ1，Δr 2＝32λ2 可见，用单色光频率为f 1照射时，点P 出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用单色光频率为f 2照射时，点P 处出现暗条纹，且为第二条暗条纹．考点二 薄膜干涉现象1．薄膜干涉现象如图3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．图32．薄膜干涉原理分析(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)条纹对应的薄膜的厚度相等．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．3．薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图4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．图4例2 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图5所示．这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是( )图5A．干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项对，B项错．因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误．条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确．答案AC变式题组3．[薄膜干涉的应用]光热转换是将太阳能转换为其他物质内能的过程，太阳能热水器如图6所示，就是一种光热转换装置，它的主要转化器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转化成水的内能．真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是()图6A．光的直线传播B．光的粒子性C．光的干涉D．光的衍射答案 C解析真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的干涉的原理，故选项C正确．4．[薄膜干涉的应用]劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图7甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两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如图乙所示，干涉条纹有如下特点：图7(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()A．变疏B．变密C．不变D．消失答案 A解析如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A正确．5.[薄膜干涉原理的应用]用如图8所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些食盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()图8A．当金属丝圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变答案 D解析在转动金属丝圈的过程中，由于肥皂液薄膜的厚度不变，故反射形成的光的路程差不会发生变化，故产生的干涉条纹仍保持原来状态不变．考点三光的干涉和衍射的比较1．衍射与干涉的比较特别提醒 1.白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．2．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．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹．例3如图9所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列选项中说法正确的是()图9A．甲为单缝衍射的图样B．乙为双缝干涉的图样C．甲为双缝干涉的图样D．乙为单缝衍射的图样解析干涉图样是等间距的，衍射图样是中间宽两边窄的．答案AB变式题组6．[衍射条件的应用]让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案 D解析当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的衍射条纹，最后随孔的闭合而全部消失，所以只有D正确．7．[衍射条件的应用]抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图10所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是()图10A．这里应用的是光的衍射现象B．这里应用的是光的干涉现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案AD解析由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距就大，A、D对．8．[干涉条件的应用]在杨氏双缝干涉实验中，如果()A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹答案 B解析白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹，A错；红光的双缝干涉图样为红黑相间，故B 正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉图样，C错；遮住一条狭缝时，紫光将发生单缝衍射，形成衍射图样，各相邻条纹间距不等，D错．考点四光的偏振现象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，这种光叫做自然光．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．4．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振现象说明了光波是横波．(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．例4如图11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，看不到光亮，则()图11A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．答案BD变式题组9．[光的偏振现象的理解]光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案 D解析在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，A、B选项反映了光的偏振特性，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象．10．[光的偏振现象的理解]如图12所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是()图12A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角方向振动的光答案ABD解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时透射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱．太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45°角方向振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光．高考模拟明确考向1．(2014·浙江·18)关于下列光学现象，说法正确的是()A．水中蓝光的传播速度比红光快B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽答案CD解析本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx＝lλd 可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D正确．2．下列说法正确的是()A．用光导纤维束传输图像和信息，这是利用了光的全反射原理B．紫外线比红外线更容易发生衍射现象C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大D．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的答案AC解析用光导纤维束传输图像和信息，这是利用了光的全反射原理，所以A正确；紫外线的频率比红外线大，故波长比红外线小，所以二者相比红外线更容易发生衍射，B错误；根据条纹间距公式Δx＝lλ知，波长越长，条纹间距越大，因为红光的波长大于绿光的波长，d所以经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大，故C正确；光的折射、衍射都能引起光的色散，所以D错误．3．下列哪些属于光的干涉现象()A．雨后美丽的彩虹B．对着日光灯，从两铅笔的缝中看到的彩色条纹C．阳光下肥皂泡上的彩色条纹D．光通过三棱镜产生的彩色条纹答案 C解析雨后的彩虹、光通过三棱镜产生的彩色条纹都是光的折射现象，两铅笔的缝中看到的彩色条纹是光的单缝衍射现象，阳光下肥皂泡上的彩色条纹是肥皂泡的前后表面反射光干涉造成的，C正确．4. 如图13所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()图13A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C ．将绿光换为红光D ．将绿光换为紫光答案 C解析 据光的干涉产生的条纹间距满足的关系Δx ＝l λd可知，增大S 1与S 2的间距，条纹间距减小，A 选项错误；减小双缝屏到光屏的距离，条纹间距减小，B 选项错误；将绿光换成红光，波长增大，条纹间距增大，C 选项正确；绿光换成紫光，波长减小，条纹间距减小，D 选项错误．5．利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度，如图14(a )所示，现使透明标准板M 和待检工件N 间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b )所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P 和Q 对应于A 和B 处，下列判断中正确的是( )图14A ．N 的上表面A 处向上凸起B ．N 的上表面B 处向上凸起C ．条纹的c 、d 点对应处的薄膜厚度相同D ．条纹的d 、e 点对应处的薄膜厚度相同答案 AC6．下列说法中正确的是( )A ．光的偏振现象说明光是纵波B ．全息照相利用了激光相干性好的特性C ．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理D ．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大 答案 BC解析 光是横波，光的双缝干涉条纹间距Δx ＝l dλ，紫光比红光波长短，则Δx 变小，所以A 、D 项错．练出高分一、单项选择题1．在光的双缝干涉现象中，下列描述中正确的是()A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的红光B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较短的紫光C．相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的D．在双缝干涉现象中，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽答案 A解析条纹间距与光的波长成正比，在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏离中央亮条纹最远的是红光，A正确，B错．双缝干涉现象中，相邻亮条纹或暗条纹是等间距的，故C错．红光的波长比紫光的波长大，所以换成紫光后，相邻两亮条纹间距将变窄，故D 错．2．假设所有的汽车前窗玻璃和车灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．以下措施中可行的是()A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°答案 D解析首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直．满足上述要求的只有D.3．如图1所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()图1A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变答案 C解析白炽灯光包含向各方向振动的光，且各个方向振动的光的强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C 正确．二、双项选择题4．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲＞Δx乙，则下列说法正确的是()A．甲光能发生偏振现象，而乙光不能B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C．甲光的频率一定大于乙光的频率D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光答案BD解析偏振现象是横波特有的现象，甲、乙都可以有偏振现象发生，A错误；由Δx甲＞Δx乙、Δx＝ldλ可知甲光的波长大于乙光的波长，B正确；光的频率与波长成反比，C错误；甲光的频率小，对同一介质的折射率也小，光在其间传播的速度大，D正确．5．如图2甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()图2A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的答案AC解析由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错．6．一段时间以来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要的指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量与标准值进行比较，就能确定被测样品的含糖量．如图3所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法正确的是()图3A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α答案ACD解析没有被测样品时，A、B透振方向平行，O处光最强，当加上被测样品时，由于旋光作用，偏振光的振动方向会旋转一个角度，即振动方向与B的透振方向不平行，所以O处光的强度会明显减弱；要想使O处的光仍最强，可以旋转B一个角度或反方向旋转A相同角度．正确答案为A、C、D.三、非选择题7．如图4所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．图4答案衍射波动说解析圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，一定不是光的直线传播现象造成的，是光在传播过程中绕过障碍物形成的现象，属于光的衍射，衍射是波的特性，所以这一实验支持了光的波动说．8．如图5所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7 m，则在这里出现的应是________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”“变窄”或“不变”)．图5答案暗条纹变宽解析由于路程差Δr＝7.95×10－7m＝1.5λ，所以P点将出现暗条纹；由Δx＝ldλ可知，由于波长变大，故条纹间距变宽．9．在观察光的干涉现象的实验中，将两刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图6所示的方法，让激光束通过自制的双缝．图6(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)；(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)；(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验时屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时____(选填“大”或“小”)．(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹，试运用波动理论对亮条纹的形成加以解释．答案(1)越大(2)越大(3)小(4)见解析解析(1)由Δx＝ldλ可知d越小，Δx越大．(2)由Δx＝ldλ可知，l越大，Δx越大．(3)由Δx＝ldλ可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，故用蓝色光做实验时的条纹间距比。