2024年高考物理二輪重難點(diǎn)復(fù)習(xí) 光的干涉衍射和偏振電磁波（解析版）

專題32光的干涉、衍射和偏振電磁波

1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.

2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)痙、暗條紋的條件.

3.知道發(fā)生明顯衍射的條件.

4.理解麥克斯韋電磁場理論，了解電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、傳播和接收過程.

考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象

光的干涉

(1)定義：在兩列光波尚加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋，某姥區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且

加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.

(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定.

⑶雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：單色光照射時(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋.

方法總結(jié)

1.雙縫干涉

(1)條紋間距：Ar=%，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大.

⑵明暗條紋的判斷方法：

如圖所示，相干光源S、S2發(fā)出的光到屏上尸點(diǎn)的路程差為Ar=n一八

當(dāng)"=加(〃=0,12..)時(shí)，光屏上P處出現(xiàn)明條紋.

當(dāng)量=(2〃+1玲(〃=0,1,2...)時(shí)，光屏上9處出現(xiàn)暗條紋.

2.薄膜干涉

(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上時(shí),

從膜的前表面A4和后表面B夕分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且登加.

(2)明暗條紋的判斷方法：

兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差△廠等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長為上

在丹、尸2處，加=〃/.(〃=1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋.

在。處，△r=(2〃+l)和=0,123...),薄膜上出現(xiàn)暗條紋.

(3)應(yīng)用：增透膜、檢杳平面的平整度.

名典例精析

【典例1】(2022?江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測)在薄膜干涉實(shí)驗(yàn)中，鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置，形成如

圖所示的肥電膜側(cè)視圖，用黃色光從左側(cè)照射薄膜，會觀察到明暗相間的干涉條紋，則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是

()

A.實(shí)驗(yàn)者應(yīng)該從薄膜右側(cè)觀察干涉圖樣

B.干涉條紋的分布上疏下密

C.任意兩相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差不變

D.若換用紅光照射，則條紋間距將變大

【答案】A

【脩析】A.薄膜干涉是前后兩個(gè)面的反射光疊加產(chǎn)生的，應(yīng)該從入射光的同側(cè)觀察，故A說法錯(cuò)誤，符

合題意；

B.由于薄膜不是均勻增厚的，從上到卜薄膜增厚的越來越快，所以明暗相間的條紋是不等間距的，而是上

疏下密，故B說法正確，不符合題意；

C.任意相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差是半倍的波長，不變，故C說法正確，不符合題意；

D.光波的干涉條紋間距公式為

A.r=—2

d

如果換成紅光照射，則波長變長，相鄰條紋間距變大，故D說法正確，不符合題意；

故選A。

【典例2】(2022?上海嘉定?二模)利用圖。所示的裝置，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到圖〃中甲

和乙兩種圖樣。則()

光屏

光源口一1..........I

圖a圖b

A.甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫

B.甲對應(yīng)雙縫，乙對應(yīng)單縫

C,都是單縫，甲對應(yīng)的縫寬較大

D.都是雙縫，甲的雙縫間距較大

【答案】A

【解析】單縫衍射圖樣為中央亮紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋，條紋間距相

等，條紋寬度相等，結(jié)合圖甲、乙可知，甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫，A正確，BCD錯(cuò)誤；

故選A。

考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象

1.光的衍射

發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障爵物或狹縫的尺寸足夠小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會明顯.

2.光的偏振

(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿?切方向振動的光，而且沿著各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同.

⑵偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動的光.

(3)偏振光的形成

①讓自然光通過偏振片形成偏振光.

②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光.

⑷偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等.

(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波.

方法總結(jié)

1.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉

條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

不同點(diǎn)條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距

亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同

相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，I于波的疊加；干涉、衍射都

C.以SP為軸將A轉(zhuǎn)過45。，在P處看到光亮D.將B沿SP向A平移至某位置時(shí)，在。處看到光亮

【答案】C

【解析】A.電燈S發(fā)出的光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個(gè)方向振動的光

波的強(qiáng)度都相同，屬于自然光，故A錯(cuò)誤；

B.自然光先經(jīng)過偏振片A形成偏振光，當(dāng)偏振片B的透振方向與A的透振方向不垂直時(shí)，才能從P點(diǎn)看

到光亮，所以A是起偏振器，B是檢偏振器，故B錯(cuò)誤；

C.由于此時(shí)人眼在產(chǎn)處迎著入射光方向看不到光亮，說明A、B透振方向垂直，以5產(chǎn)為軸將A轉(zhuǎn)過45、

則透過A的偏振光的振動方向?qū)⒋嬖谄叫杏贐透振方向的分量，此時(shí)將有部分光可以透過B,在P處可以

看到光亮，故C正確；

D.無論將B沿SP向A平移至何位置.，透過A的偏振光的振動方向始終與B的透振方向垂直，在P處始

終看不到光亮，故D錯(cuò)誤。

故選C。

考點(diǎn)三電磁振蕩電磁波

1.電磁振揚(yáng)(以LC振蕩電路為例)

(1)產(chǎn)生：在LC振蕩電路中，電容器不斷地充電和放電，就會使電容器極板上的電荷量外電路中的電流八

電容器內(nèi)的電場強(qiáng)度E、線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象就是電磁振蕩.

(2)周期和頻率

周期：T=2TV^LC

頻率：尸薪(其中A指自感系數(shù)，C指電容).

2.電磁波

(I)麥克斯韋電磁場理論

變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場.

(2)電磁波

①電磁場在空間由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波.

②電磁波的傳播不需要介質(zhì),可在直空中傳播,在直空中不同頻率的電磁波傳播速度相同(都等干光速).

③不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小.

@v=A/；/是電磁波的頻率.

（3）電磁波的發(fā)射與接收

①發(fā)射電磁波需要開放的高頻振湖電路，并對電磁波根據(jù)信號的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)制（兩種方式：調(diào)幅、調(diào)頻）.

②接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路，再把信號從高頻電流中解調(diào)出來，調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波.

（4）電磁波譜

按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成譜.按波長曰長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅

外線、可見光、紫外線、X射線、y射線.

：蠢方法總結(jié)

1.對麥克斯韋電磁場理論的理解

n|均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定電環(huán)

變化的非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的

—磁場產(chǎn)電場

麥克生電場

周期性振蕩的磁場產(chǎn)生同頻率

斯韋

振蕩的電場

電磁-

場理r均勻變化的電場產(chǎn)生恒定磁場

論變化的

—電場產(chǎn)非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的

生磁場磁場

周期性振蕩的電場產(chǎn)生同頻率

振蕩的磁場

2.電磁波與機(jī)械波的比較

稱

電磁波機(jī)械波

項(xiàng)

產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)（波源）的振動產(chǎn)生

傳播介質(zhì)不需要介質(zhì)（在真空中仍可傳播）必須有介質(zhì)（真空中不能傳播）

波的種類橫波既有橫波也有縱波

由介質(zhì)和頻運(yùn)決定，在真空中等丁光速（C

速度特點(diǎn)僅由介質(zhì)決定

=3xlO8m/s）

能量都能攜帶能量并專播能量

速度公式

遵循規(guī)律都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象

助,典例精新

【典例5】（2022?全國?高三課時(shí)練習(xí)）關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是（）

A.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波

B.利用電磁波傳遞信號可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸

C.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同

D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同

【答案】A

【解析】A.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，故A正確；

B.電磁波可以通過光纜傳輸，故B錯(cuò)誤；

C.太陽光中的可見光是電磁波，在真空中的傳播速度約為3xia巾心“B超”中的超聲波是聲波，常溫下在

空氣中的傳播速度約為340m/s,故C錯(cuò)誤；

D.遙控器發(fā)山的紅外線波長大于醫(yī)院“CT”中的X射線的波長，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

【典例6】（2022.全國?高三課時(shí)練習(xí)）“4G改變生活，5G改變社會"。5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電通信頻率是在

3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段，比4G網(wǎng)絡(luò)（無線電通信頻率在1.8?2.7GHz之間）通信擁有更大的

帶寬，相同時(shí)間傳遞的信息量更大。下列說法正確的是（）

A.5G信號和4G信號都是橫波

B.5G信號比4G信號波長更長

C.在真空中，5G信號比4G信號傳播速度更快

D.5G信號比4G信號更容易繞過障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播

【答案】A

【解析】A.4G和5G信號均為電磁波，電磁波傳播過程中，電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向始終與傳播方

向垂直，故電磁波為橫波，故A正確；

BD.5G信號比4G信號頻率高，波長要比4G信號短，故4G信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，便于遠(yuǎn)距

離傳播，故BD錯(cuò)誤；

C.任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，故C錯(cuò)誤。

故選Ao

占好題精練

一、單選題

1.（2022?北京市十一學(xué)校三模）下列說法正確的是（）

A.光照射細(xì)金屬絲，在其后的陰影中有亮線，這是光的干涉現(xiàn)象

B.通過兩支夾緊的筆桿間縫隙看發(fā)白光的燈絲能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象

C.看立體電影時(shí)需要戴特制的眼鏡，這是利用了光的偏振現(xiàn)象

D.肥皂泡在陽光下出現(xiàn)彩色條紋，這是光的全反射現(xiàn)象

【答案】C

【解析】A.光照射細(xì)金屬絲，在其后的陰影中有亮線，說明光能夠繞過細(xì)金屬絲，這是光的衍射現(xiàn)象，故

A錯(cuò)誤；

B.通過兩支夾緊的筆桿間縫隙看發(fā)白光的燈絲，由于此時(shí)縫隙的尺寸與光波長相近，所以能夠發(fā)生衍射現(xiàn)

象，且由于白光是復(fù)色光，其包含了不同波長的光，這些不同波長的光衍射形成的中央亮條紋寬度不一，

所以會觀察到彩色條紋，故B錯(cuò)誤；

C.放映立體電影時(shí)，兩架放映機(jī)射出的光通過偏振片后形成偏張光，左右兩架放映機(jī)前的偏振片的透振方

向相互垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也相互垂直，這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾席

時(shí)偏振方向不變，此時(shí)觀眾用通過佩戴透振方向相互垂直的偏振眼鏡，使得左眼只看到左側(cè)放映機(jī)放出的

畫面，右眼只看到右側(cè)放映機(jī)放出的畫面，從而產(chǎn)生立體感，所以這是利用了光的偏振現(xiàn)象，故c正確；

D.通常而言，不同位置的肥皂膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，來自前后兩個(gè)面的反射光的路程差

不同，在某些位置，這兩列波疊加后相互加強(qiáng)，出現(xiàn)了亮條紋，在另一些位置，疊加后相互削弱，出現(xiàn)了

暗條紋。由于不同顏色的光波長不同，導(dǎo)致從肥皂膜的前后兩面反射的光在不同位置相互加強(qiáng)，所以從肥

皂膜上看到的亮條紋的位置也會不同，薄膜上不同顏色的光的條紋的明暗位置不同，相互交錯(cuò)，看上去呈

彩色，所以這是薄膜干涉中的色散現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。

故選Co

2.（2022.江蘇南京.模擬預(yù)測）下列四幅圖中對應(yīng)于光的干涉現(xiàn)象場景的是（）

厚土'產(chǎn)義

S被檢查平面

【答案】B

【解析】A.屬于單縫衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；

B.屬于薄膜干涉現(xiàn)象，B正確；

C.屬于光的偏振現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；

D.屬于光的色散現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。

故選B。

3.（2022?山東?泰安一中模擬預(yù)測）光照中的彩色條紋令人印象深刻，裝點(diǎn)出了我們繽紛絢爛的童年世界。

下列說法正確的是（）

A.肥皂泡表面能看到斑斕條紋，是發(fā)生了光的干涉

B.太陽光通過三棱鏡后出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的衍射

C.通過狹縫看日光燈出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的干涉

D.夏天雨后看到的彩虹，是發(fā)生了光的干涉

【答案】A

【解析】A.肥皂泡表面能看到斑斕條紋，是發(fā)生了光的干涉（薄膜干涉），故A正確；

B.太陽光通過三棱鏡后出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的色散（折射）現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；

C.通過狹縫看日光燈出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的衍射，故C錯(cuò)誤；

D.夏天雨后看到的彩虹，是發(fā)生了光的折射，故D錯(cuò)誤。

故選A。

4.（2022?全國?島二專題練習(xí)）關(guān)于雙健十涉實(shí)驗(yàn)，卜列說法正確的是（）

A.用復(fù)色光投射就看不到條紋

B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果

C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相間條紋

D.藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大

【答案】B

【解析】A.用復(fù)色光投射同樣能看到條紋，A錯(cuò)誤：

B.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果，B正確;

C.由條紋間=知，把光屏前移或后移，改變了L,從而改變了條紋間距，但還可能看到明暗相間條

d

紋，C錯(cuò)誤；

D.由條紋間41二芻/1知，且4澈＜久〃，則藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的小，D錯(cuò)誤。

故選B.

5.（2022?全國?高三）一束平行光垂直入射到某個(gè)光柵上，該光束有兩種波長的光，4=440nm,&=66（）nm。

兩種波長的譜線第二次重合于衍射角。=60。的方向上，則光柵常數(shù)為（）

A.3.05pmB.0.95|iinC.1.27pmD.0.19pm

【答案】A

【解析】根據(jù)光柵方程有

dsin6=14=-

代入4=440nm,&=660nm,有

k.:k7=3:2

因?yàn)槭堑诙沃睾?，所以能使Q取整數(shù)的最小的&2的值為

&2=4

代人光柵方程有

dsin°=64

解得

d=3.05pm

故BCD錯(cuò)誤，A正確。

故選Aa

6.（2022?上海徐匯?二模）如圖是單色光的“楊氏雙縫十涉實(shí)驗(yàn)”，若要使十涉條紋變寬，可以（）

單色光?

單縫雙縫光屏

A.增大單縫到雙縫之間的距離

B.減小單縫到雙縫之間的距離

C.增大雙縫到屏幕之間的距離

D.減小雙縫到屏幕之間的距離

【答案】C

【解析】根據(jù)條紋間距公式—=4%，其中心表示雙縫到屏的距離，"表示雙縫之間的距離，可知若要使干

a

涉條紋變寬，可知增大雙縫到屏幕之間的距離和減小雙縫之間的距離，換波長較長的光，故C止確，ABD

錯(cuò)誤。

故選C。

7.12022?天津?耀華中學(xué)?模）〃、b、c三條平行光線垂直于半圓柱體玻璃磚的截面直徑從空氣射向玻璃磚，

如圖所示，光線b正好過圓心O,光線“、c從光線b的兩側(cè)對稱入射，光線〃、c從玻璃磚下表面進(jìn)入空氣

后與光線。交于P、Q，則下列說法正確的是（）

A.玻璃對三種光的折射率關(guān)系為%>%>/

B.將c光向左側(cè)平移，可能發(fā)生全反射而不能折射入玻璃磚內(nèi)

C.在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，。光的條紋間距比c光寬

D.。光比c光穿過該半圓柱體玻璃磚所需時(shí)間長

【答案】D

【解析】A.〃光的偏折角度比c光大，所以?>外，無法判斷b光折射率的大小，A錯(cuò)誤；

B.發(fā)生全反射的條件之一是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，所以將c光向左側(cè)平移，不可能發(fā)生全反射，c

光一定能折射入玻璃磚內(nèi)，B錯(cuò)誤；

C.因?yàn)椤ü獾恼凵渎时萩光大，所以〃光的波長比。光小，根據(jù)—,在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉

a

實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距比。光窄，C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)

兒＞

在玻璃中，4光的速度比c光小，所以〃光比。光穿過該半圓柱體玻璃磚所需時(shí)間長，D正確.

故選Do

8.（2022.山東.高三專題練習(xí)）如圖所示為雙縫干涉部分示意圖，雙縫間距為"，雙縫至屏的距離為/,整個(gè)

裝置處卜折射率為〃的均勻透明介質(zhì)中。若單色光在真空中波長為則相鄰條紋間距緲為（）

根據(jù)公式/可得

a

AI?

Ay=——x

'nd

故C正確，ABD錯(cuò)誤。

故選C。

9.（2022?山東?肥城市教學(xué)研究中心模擬預(yù)測）如圖所示，將兩塊平面鏡邊緣對齊，之后分別傾斜微小的角

度凡在右側(cè)有一豎直光屏，單色光源S剛好位于兩平面鏡夾角的角平分線上，。為半圓形遮光板，使光源

S發(fā)出的光不能直接照射到光屏上。用光源S照射平面鏡，在光屏上會出現(xiàn)明暗相間的條紋，則下列說法正

確的是（）

A.光屏上出現(xiàn)的條紋是光線衍射的結(jié)果

B.若增大入射光的頻率，屏上條紋間距減小

C.把光屏向右移，屏上條紋間距減小

D.把光源S向右移，屏上條紋間距增大

【答案】B

【解析】A.光線衍射是光線繞開障礙物的現(xiàn)象，而本題并非如此，A錯(cuò)誤；

B.該圖中兩平面鏡相當(dāng)于兩個(gè)完全相同的波源，反射后在光屏上發(fā)生干涉，其應(yīng)滿足公式

d

增大頻率，波長減小，則屏上條紋間距將減小，B正確；

C.，本應(yīng)是雙縫到光屏的間距，亍此題中應(yīng)該對?應(yīng)于兩平面鏡到光屏的距離。將光屏右移，會增大/,導(dǎo)致

屏上條紋間距增大，c錯(cuò)誤；

D.將光源S右移，并不會改變/,實(shí)際上相當(dāng)于改變雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的單雙縫間距，D錯(cuò)誤。

故選B。

10.（2022?江蘇?高三專題練習(xí)）鐵絲圈上附有肥電沫，豎直放置時(shí)，可以觀察到上疏下密的彩色條紋，下

列說法正確的是（）

\）

A.肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化

B.肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀為上薄下厚的梯形

C.肥皂膜.上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋

D.將鐵絲圈右側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90。，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°

【答案】C

【解析】C.肥皂膜上條紋的形成是因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，是薄膜干涉,

選項(xiàng)c正確:

A.形成條紋的原因是前后表面的反射光會加出現(xiàn)r振動加強(qiáng)點(diǎn)和振動減弱點(diǎn)，形成到破裂的過程上面越來

越薄，下面越來越厚，因此出現(xiàn)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，選項(xiàng)A錯(cuò)

誤；

B.肥皂膜因?yàn)樽灾貢厦姹《旅婧?，因表面張力的原因其前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)是一個(gè)圓滑的曲面而

不是梯形,選項(xiàng)B錯(cuò)誤：

D.將鐵絲圈右側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90。，由于重力、表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會重

新分布，因此并不會跟著旋轉(zhuǎn)90。，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選C。

二、填空題

11.（2022?上海松江?二模）如圖光學(xué)實(shí)驗(yàn)，中間為某同學(xué)使用光傳感器對該實(shí)驗(yàn)所采集到的光屏上光強(qiáng)分

布圖像，則該同學(xué)所做的實(shí)驗(yàn)是光的（選填“干涉”或“衍射”）實(shí)驗(yàn)；光屏，中央亮條紋的光強(qiáng)分

布特點(diǎn)是_____________________________。

【答案】衍射中間強(qiáng)兩邊弱

【解析】［1］因光屏.上得到的是平行不等距條紋，且條紋中間亮、兩邊窄，則該同學(xué)所做的實(shí)驗(yàn)是光的衍射

實(shí)驗(yàn)；

⑵根據(jù)光的衍射原理，則光屏上中央亮條紋的光強(qiáng)分布特點(diǎn)是中間強(qiáng)兩邊弱。

12.（2022.福建.三明一中模擬預(yù)測）如圖是研究光的雙縫干涉用的示意圖，擋板上有兩條狹縫Si、S2,由

S1和S2發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時(shí)會產(chǎn)生干涉條紋，己知入射激光的波長為4,屏上的P點(diǎn)到兩縫S1和S2

的距離相等，如果把P處的亮條紋記作第。號亮紋，由。向上數(shù)，與0號亮紋相鄰的亮紋為1號亮紋，與

1號亮紋相鄰的亮紋為2號亮紋，則Pl處的亮紋恰好是10號亮紋。

（1）設(shè)直線5/尸/的長度為力，S2n的長度為心，則外一%=。

（2）若將S2用遮光片擋住，光屏上的明暗條紋（填“均勻”或“不均勻”）分布。

【答案】10）.不均勻

【解析】（1）[I]由題意可知

Yi-%=10尤

（2）12]將S2用遮光片擋住則變成單縫衍射，光屏上的明暗條紋不均勻。

13.（2022?福建?模擬預(yù)測）1834年，洛埃利用單面鏡得到了光的干涉結(jié)果（稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)），光路原理如圖

所示，S為單色光源，M為一平面鏡。S發(fā)出的光育接照射到光屏卜與通i寸M反射的光普加產(chǎn)牛干涉條紋，

當(dāng)入射光波長變長，干涉條紋間距（選填“變大”“變小”或“不變”）；如果光源S到平面鏡的垂直距

離與到光屏的垂直距離分別為。和心光的波長為義，在光屏上形成干涉條紋間距離以=o

【答案】變大勿

2a

【解析】[11根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋之間的距離公式

A.v=—2

（1

當(dāng)幾增大，條紋間距增大。

[2]

d=2a

相鄰兩條亮紋間距離

Ax=—Ao

2a

14.（2022?貴州貴陽?模擬預(yù)測）如圖所示，兩束單色光〃從水中射向A點(diǎn)，光線經(jīng)折射后合成一束光c,

用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以。、力光做實(shí)驗(yàn)，。光的干涉條紋間距（填“大于”或“小于”）。光的干

涉條紋間距；若。光與〃光以相同入射角從水中射向空氣，在不斷增大入射角時(shí)水面上首先消失的是

（填%”或?“）光；若用c?光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，中央亮條紋的邊緣為（填~”或*”）光的顏色：。、b

兩種色光中，（填%”或光在水中傳播的速度更快。

【答案】大于baa

【解析】[1]由折射光路可知，。光的折射率小于〃光的折射率，因此。光的頻率小于力光的頻率，。光的波

長大于b光的波長，根據(jù)An！/i可知，〃光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距。

⑵折射率越大，臨界角越小，越容易發(fā)生全反射，則若〃光和6光以相同入射角從水中射向空氣，在不斷

增大入射角時(shí)，水面上首先消失的是。光。

[3]〃光的波長大于力光的波長，做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，。光的中央亮條紋更寬，因此用兩種色光的復(fù)色光做單

縫衍射實(shí)驗(yàn)，中央亮條紋的邊緣應(yīng)當(dāng)為a光的顏色。

[4]〃光的折射率小于。光的折射率，由〃=￡可知，"光在水中傳播的速度更快。

V

三、解答題

15.(2022?全國?高三專題練習(xí))用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察雙縫干涉圖樣，雙縫之間的距離是0.2mm,用

的是綠色濾光片，從目鏡中可以看到綠色干涉條紋。

(1)如果把毛玻璃屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動，相鄰兩亮條紋中心的距離如何變化？

(2)壬綠色濾色片換成紅色，相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離增大了。這說明哪種色光的波長較長？

(3)如果改用間距為0.3mm的雙縫，相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離會有什么變化？

【答案】(1)變大；(2)紅光：(3)變小

【解析】⑴由

L

d

可知，把毛玻璃片向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動，L會變大，所以?x會增大，相鄰兩亮條紋中心的距離變大;

⑵由

?.r=—2

d

相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離增大了，因?yàn)長和d不變，所以九變大使，丫變大，所以紅光波長較長；

⑶由

可知，d變大，將變小，所以相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離會變小。

16.（2022?內(nèi)蒙古?二模）冬奧會雪上項(xiàng)目的運(yùn)動員都佩戴有護(hù)目鏡，護(hù)目鏡上附有一層“增反膜”，以減小紫

外線對眼睛的傷害。制作護(hù)目鏡時(shí)需要測量紫外線的波長。假設(shè)利用雙縫干涉進(jìn)行波長的測量，實(shí)驗(yàn)中使

用的雙縫間距〃=O.lnini,雙縫到屏的距離L=lm,測得屏，干涉條紋中亮條紋間距Ar=3.6n】m,求：

（1）被測紫外線的頻率/;

（2）若選用薄膜材料的折射率為〃=1.5,則制作“增反膜”眼鏡時(shí)，“增反膜”的最小厚度是多少？

25

【答案】（1）yxlO14Hz；（2）1.2xl0-7m

【解析】（1）根據(jù)

Ax=-2

d

解得被測紫外線的波長為

2=-Ax

L

則被測紫外線的頻率為

3X108XI25

J=—=------=---------------:------------------rHZ=—X1UHZ

2d\x0.1x107x3.6x10-33

（2）當(dāng)光程差等于光在薄膜中的波長的整數(shù)倍時(shí)，即

2d=nA（〃=1,2，3......）

則出現(xiàn)明條紋，因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的一半，紫外線在膜中的波長為

Af=-

n

故膜的最小厚度為

￡=_￡=JAv=L2xlQ_7m

22〃2”

17.（2022?江蘇連云港?三模）研究光的干涉現(xiàn)象原理圖如圖所示。光源S到雙縫S；、其的距離相等，$、邑

連線平行于光屏，。點(diǎn)為S、邑連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出單色光，經(jīng)耳、邑傳播到光屏上P點(diǎn)，

57垂直于光屏，〃為某亮條紋中心，OP之間還有k條亮條紋，光由3、邑傳播到/＞點(diǎn)的時(shí)間差為八。現(xiàn)

緊貼S放置厚度為d的玻璃片，光由耳垂直穿過玻璃片傳播到尸點(diǎn)與光由邑直接傳播到/＞點(diǎn)時(shí)間相等。已知

光在真空中的速度為c,玻璃對該單色光的折射率為〃，不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射，求：

（1）單色光在直空中的波長4：

（2）玻璃片的厚度d。

S2P-S,P=(^+1)2

又

SzP-SFucio

解得

（2）由題意，設(shè)光在玻璃中的傳播速度為L則

且

解得

18.（2022?江蘇南通?高三階段練習(xí)）手機(jī)屏?xí)l(fā)出一種對眼睛危害較大的藍(lán)光。某同學(xué)用所學(xué)知識為眼鏡

設(shè)計(jì)“增反膜”來減小藍(lán)光對眼睛的傷害，制作前他利用如圖甲所示的裝置測量藍(lán)光的波長，光源架在鐵架臺

的上端，中間是刻有雙縫的擋板，下面是光傳感器，接受到的光照信息經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，在顯示器上顯示

出干涉圖像的條紋信息如圖乙所示，根據(jù)刀軸上的光強(qiáng)分布可以算出光的波長。已知雙縫間距d,雙縫到光

傳感器的距離，，選用的薄膜材粒對藍(lán)光的折射率為〃。求：

（I）被測藍(lán)光的波長4;

（2）鏡片表面所鍍“增反膜”的最小厚度。

圖甲

【答案】（1）2=萼；（2）&

2L4〃L

【解析】（1）由圖乙可知，相鄰兩個(gè)波峰之間的距離為多.即相鄰兩條亮條紋中心的距離

Ar=—

2

根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式

Ax=-2

d

可得被測藍(lán)光的波長

2=也

2L

（2）當(dāng)藍(lán)光在膜中的光程差恰好等于光在薄膜中的波長時(shí)，即

&=24/'=犬

則出現(xiàn)明條紋，此時(shí)鏡片表面所鍍“增反膜”的厚度最小，為該藍(lán)光在膜中波長的一半，即

2

又因?yàn)?/p>

Z=-

n

聯(lián)立可得，鏡片表面所鍍"增反膜''的最小厚度為

19.（2022?云南?二模）如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和邑為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與￡和

邑距崗之差為1.5xl（Tm,今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在下列條件下，P點(diǎn)是亮

條紋還是暗條紋？

（1）已知A光在折射率為〃=1.5的介質(zhì)中波長為4xl（F,m：

（2）已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.0x10-、］，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37。。

(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

【答案】（1）暗條紋；（2）亮條紋

【解析】（I）設(shè)A光在空氣中波長為4,在介質(zhì)中波長為4,由

ft——―---

V4

得

4=nZy=1.5x4x10_7m=6x10-7m

根據(jù)路程差

Ar=1.5x10