2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第一冊）4.3 光的干涉（原卷版）

4.3光的干涉

01學習目標

物理素養(yǎng)學習目標

1.物理觀念：①知道光的干涉現(xiàn)象，認識光干涉條紋的特1.了解相干光源，知道光的干涉條件，知道楊

征。②了解薄膜干涉，了解其應(yīng)用。氏雙縫干涉實驗的設(shè)計原理。

2.科學思維：知道形成干涉的過程，體會干涉的條件，能2.通過光的雙縫干涉實驗，認識雙縫干涉圖樣

判斷條紋間距的變化。的特征。

3.科學探究：經(jīng)歷光的雙縫干涉的實驗過程，體會科學探3.知道光的路程差的概念，知道產(chǎn)生亮暗條紋

究的意義。和相鄰兩個亮(暗)條紋中心間距與

4.科學態(tài)度與責任：通過對干涉圖像及干涉現(xiàn)象的應(yīng)用，波長的關(guān)系。

體會物理知識之美。4.知道薄膜干涉的原理并能解釋一些現(xiàn)象。

重點關(guān)注：①雙縫干涉、條紋(暗條紋、亮條紋)②托馬斯.楊③干涉圖樣條紋間距④薄膜干涉增透膜

02思維導圖

03知識梳理

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識

一、光的雙縫干涉

1．光的干涉實驗最早是物理學家____________在1801年成功完成的，楊氏雙縫干涉實驗有力地證明了

光是一種____________。

2．雙縫干涉實驗

如圖所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。

(1)實驗過程：讓一束單色光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成

了兩個波源，它們的____________、____________和____________總是相同的，兩個波源發(fā)出的光在擋板

后面的空間互相疊加發(fā)生____________。

(2)實驗現(xiàn)象：在屏上得到____________的條紋。

3．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件

頻率相同、振動步調(diào)相同的兩列光波產(chǎn)生亮暗條紋的條件如下：

(1)亮條紋的條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長的____________倍或

λ

____________倍，即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…)

2

說明：k＝0時，PS1＝PS2，此時P點位于光屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或

零級亮條紋，k為亮條紋的級次。

(2)暗條紋的條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2的路程差正好是____________倍，即：|PS1－PS2|＝(2k

λ

－1)·(k＝1,2,3，…)

2

說明：k為暗條紋的級次，從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開。

注意：當頻率相同、振動步調(diào)總是相反的兩列光波疊加時，產(chǎn)生亮、暗條紋的條件與上面的情況

恰好相反。

4．干涉圖樣

(1)單色光的干涉圖樣：如圖所示，干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋。

(2)白光的干涉圖樣：中央條紋是____________的，兩側(cè)干涉條紋是____________條紋。

二、干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系

1．條紋間距是指相鄰亮條紋中心或相鄰暗條紋中心間的距離。

l

條紋間距公式：Δx＝λ

d

其中l(wèi)為雙縫到屏的距離，d為雙縫間的距離，λ為入射光的波長。

2．兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越長，條紋間距越大。

(1)對于同一單色光，條紋之間的距離相等，由該單色光的亮條紋和暗條紋組成。

(2)用不同顏色的光進行干涉實驗，條紋間距____________，紅光條紋間距比黃光條紋間距____________，

藍光條紋間距比黃光條紋間距____________。

(3)白光的干涉條紋的中央是____________的，兩側(cè)是____________的，這是因為：

①白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的復色光，且從紅光到紫光波長逐漸變短。

②各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復合成白色條紋。

③兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。

三、薄膜干涉

1．薄膜干涉：如圖，不同位置的液膜，厚度____________，液膜前后兩個面____________相互疊加發(fā)生

干涉。

2.薄膜干涉的原理：

(1)光照射到薄膜上，在薄膜的前、后兩個面反射的光是由同一個實際的光源分解而成的，它們具有

________________________，是相干光。

(2)光照在厚度不同的薄膜上時，前、后兩個面的反射光的路程差等于相應(yīng)位置膜厚度的2倍，在某些

位置，兩列波疊加后相互____________，于是出現(xiàn)____________條紋；在另一些位置，疊加后相互

____________，于是出現(xiàn)____________條紋。

3．應(yīng)用：

(1)干涉法檢查平面平滑度：對鏡面或其他精密的光學平面的平滑度進行檢測。

如圖甲所示，兩平面之間形成一楔形空氣薄層，用單色光從上向下照射，空氣層的上下兩個表面反

射的兩列光波發(fā)生干涉，空氣層厚度相同的地方，兩列波路程差相同，兩列波疊加時相互加強或相互削弱

的情況也相同。如果被測表面是平整的，得到的干涉圖樣必是一組平行的直線。如果被測表面某處凹陷，

則對應(yīng)亮條紋(或暗條紋)向左彎曲，如圖乙中P處所示；如果某處凸起，則對應(yīng)條紋向右彎曲，如圖乙中Q

處所示。

(2)增透膜：在光學元件的表面鍍一層特定厚度的薄膜，增加光的____________或者____________；

膜的折射率小于光學元件折射率，增透膜的厚度為光在介質(zhì)中波長的1，從膜前后表面反射的光的路

4

1

程差為波長，所以兩列光波相互削弱，使反射光的強度大大____________，入射光的強度得以____________。

2

（二）辨析

1.兩只手電筒射出的光束在空間相遇,能否觀察到光的干涉現(xiàn)象?

2.在雙縫干涉實驗中,用白光作光源,在兩條狹縫上,一個用紅色濾光片(只允許通過紅光)遮擋,一個用綠色濾

光片(只允許通過綠光)遮擋,屏上還有干涉條紋嗎?

3.發(fā)生雙縫干涉時觀察到的實驗現(xiàn)象是什么?

4.請敘述公式中各個物理量的含義。

5.用白光做雙縫干涉實驗,條紋有什么特點?

觀察薄膜干涉的條紋時,是在光源的同一側(cè)還是另一側(cè)?

6.

7.薄膜干涉條紋有什么特點?

04題型精講

【題型一】光的雙縫干涉

【點撥】

1.雙縫干涉條件:兩束光頻率相同、相位差恒定、振動方向相同。

注意:不同色光頻率不同。

2.雙縫干涉:兩個獨立的光源發(fā)出的光不是相干光,雙縫干涉的裝置使一束光通過雙縫條紋。后變?yōu)閮墒?/p>

相干光,在光屏上相遇形成穩(wěn)定的干涉

3.亮暗條紋的判斷方法

(1)判斷屏上某點為亮條紋還是暗條紋,要看該點到兩個光源(雙縫)的路程差與波長的比值。

(2)路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋,等于半波長奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。

l

4.干涉圖樣的研究，相鄰兩條亮條紋（暗條紋）中心間距x

d

5.單色光的干涉圖樣與白光的干涉圖樣。

(1)單色光的干涉圖樣：若用單色光作光源,則干涉條紋是明暗相間的條紋,且條紋間距相等。中央為

亮條紋,兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長有關(guān),波長越大,條紋間距越大。

(2)白光的干涉圖樣：若用白光作光源,則除中央條紋為白色外,其余條紋為彩色條紋。這是因為:

①從雙縫射出的兩列光波中,各種色光都能形成明暗相間的條紋,各種色光都在中央條紋處形成

亮條紋,從而復合成白色條紋。

②兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比,即紅光的亮條紋間距寬度最大,紫光的亮條紋間距寬度最

小,即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合,這樣便形成了彩色干涉條紋。

【典型例題1】（23-24高二下·廣東廣州·期末）用雙縫干涉實驗測量黃光的波長，其實驗裝置如圖甲，

下列說法正確的是（）

A．僅減小雙縫間距，光屏上的相鄰亮條紋間距將變大

B．僅將黃光換成紅光，光屏上相鄰兩亮條紋的間距變小

C．僅減小濾光片到單縫的距離，光屏上的相鄰亮條紋間距將變小

D．若乙圖中的P點出現(xiàn)暗條紋，則S1和S2到P點的光程差為黃光波長的整數(shù)倍

【對點訓練1】（22-23高二下·天津西青·期末）觀察雙縫干涉圖樣的實驗裝置如圖所示，用綠色濾光片時從

目鏡中可以看到綠色的干涉條紋，在其他條件不變的情況下，下列操作可以使條紋的間距變大的是（）

A．換成紅色濾光片B．換成縫寬更小的單縫

C．換成間距更大的雙縫D．換成雙縫到屏的距離更小的遮光筒

【題型二】薄膜干涉

【點撥】

1.光程是相同時間內(nèi)光在真空中傳播的距離,等于光在介質(zhì)中傳播的幾何距離與介質(zhì)折射率的乘積。

2．由于薄膜干涉是經(jīng)薄膜前、后表面反射的兩束光疊加而形成的，所以觀察時眼睛與光源應(yīng)在膜的同

一側(cè)。

3.“半波損失”:就是當光從折射率小的光疏介質(zhì)射向折射率大的光密介質(zhì)時,在入射點,反射光相對于入

射光有相位突變π,即在入射點反射光與入射光的相位差為π,由于相位差π與光程差λ/2相對應(yīng),它相當

于反射光多走了半個波長λ/2的光程,這種相位突變π的現(xiàn)象叫作半波損失。

注意:半波損失僅存在于當光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時的反射光中,折射光沒有半波損失。當光從光密

介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,反射光也沒有半波損失。

4.薄膜：空氣膜、油膜、肥皂膜等

5.觀察區(qū)域：入射光一側(cè)

6.條紋特點：同一條干涉亮（暗）條紋對應(yīng)膜的厚度相同

7.亮條紋和暗條紋的判斷*

8．在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一亮條紋或同

一暗條紋應(yīng)出現(xiàn)在厚度相同的地方，因此又叫等厚干涉。

9．用單色光照射得到明暗相間的條紋，用白光照射得到彩色條紋。

10.劈尖干涉

k加強k1,2,...

2d

2(2k1)減弱k0，1,2,...

2

同一亮條紋或同一暗條紋都對應(yīng)相同厚度的空氣層

【典型例題1】（2024·江蘇·模擬預測）將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放置

能觀察到彩色條紋，如圖甲所示，則（）

A．肥皂膜表面層分子間作用力表現(xiàn)為斥力

B．這層肥皂膜上薄下厚，側(cè)截面為圖乙梯形

C．上疏下密的彩色條紋是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉條紋

D．將鐵絲圈上方的把柄向右轉(zhuǎn)動90°，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°

【對點訓練1】（23-24高二下·四川廣安·期中）光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有重要應(yīng)用，例如檢查平面的平整程

度。如圖甲所示，把一標準透明板壓在另一被檢測透明板上，一端用兩張紙片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，

讓單色光a、b分別從上方射入，得到明暗相間的條紋如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A．單色光a的波長比單色光b的波長大

B．若抽掉一張紙片，條紋間距會變小

C．若出現(xiàn)圖丙的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的

D．若出現(xiàn)圖丙的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的

05強化訓練

【基礎(chǔ)強化】

1．（23-24高二下·北京西城·期末）（多選）某同學用如圖所示的實驗裝置觀察光的干涉現(xiàn)象。他使用綠色

的濾光片，在目鏡中觀察到了一定數(shù)量的綠色條紋。若要增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，以下措施可

行的是（）

A．減小單縫到雙縫的距離B．換用間距更大的雙縫

C．換用更長的遮光筒D．換用藍色的濾光片

2．（河北省保定市2023-2024學年高二下學期7月期末考試物理試題）用如圖甲所示的雙縫干涉裝置測量

橙色光的波長，按照實驗裝置，轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮紋，手輪的讀數(shù)如

圖乙所示；繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準第8條亮紋，手輪的讀數(shù)如圖丙所示，測得雙縫的間

距為0.30mm，雙縫和光屏之間的距離為900mm，則橙色光的波長約為（）

A．4.16107mB．4.83107m

C．5.37107mD．5.95107m

3．（23-24高二下·山東濟南·期末）如圖所示為雙縫干涉裝置示意圖，雙縫到光屏的距離為L，雙縫的中垂

線與光屏交于O點。某種單色光照射到雙縫上，觀察到光屏上O處為第0級亮紋的中心位置，A點為第

L

2級亮條紋的中心位置，圖中黑色表示亮條紋?，F(xiàn)將光屏緩慢向左平移，該過程中A點由亮變暗的次

2

數(shù)為（）

A．4次B．3次C．2次D．1次

4．（23-24高二下·重慶·期末）如圖是一個豎直放置的肥皂膜，上面出現(xiàn)了彩色的上疏下密條紋。根據(jù)提供

的信息判斷，從側(cè)面觀察肥皂膜的形狀，最接近的是（）

A．B．C．D．

5．（23-24高二下·山東濟南·期末）如圖所示，在酒精燈燈芯上撒一些食鹽，燈焰能發(fā)出明亮的黃光。把鐵

絲圈在肥皂液中蘸一下，使鐵絲圈掛上一層薄薄的液膜，用酒精燈的黃光照射液膜，液膜反射的光能使

我們看到燈焰的像。下列關(guān)于液膜上燈焰像的形狀可能正確的是（）

A．B．C．D．

6．（23-24高二上·全國·單元測試）凸透鏡的彎曲表現(xiàn)是個球面，球面的半徑叫做這個曲面的曲率半徑，把

一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入（如圖所示）。從上往下看凸透鏡，可以看到亮

暗相間的圓環(huán)狀條紋。這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這些環(huán)狀條紋叫做牛頓環(huán)，它是兩個玻璃表面之間

的空氣膜引起的薄膜干涉造成的。如果換一個表面曲率半徑更大的凸透鏡，觀察到的圓環(huán)半徑是變大還

是變??？如果改用波長更長的單色光照射，觀察到的圓環(huán)半徑是變大還是變??？

7．（22-23高二上·江蘇連云港·期末）雙縫干涉實驗原理如圖所示，光源S到雙縫S1、S2的距離相等，S1、

S2連線平行于光屏，O點為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出單色光經(jīng)S1、S2傳播到光

屏上P點的時間差為?t，其中S1P垂直于光屏，P為某亮條紋中心，OP之間還有m條亮條紋。已知光

在真空中的傳播速度為c，玻璃對該單色光的折射率為n，不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射。

（1）求光在玻璃片中的傳播速度；

（2）求單色光在真空中的波長；

（3）若緊貼S1放置一厚度均勻的玻璃片，光由S1垂直穿過玻璃片傳播到P點與光由S2直接傳播到P點

時間相等，求玻璃片的厚度。

【素養(yǎng)提升】

8．（2024·廣西·高考真題）（多選）如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通過

平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個相干光源。

設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l，al，鏡面與光屏垂直，單色光波長為。下列說法

正確的是（）

l

A．光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為

2a

l

B．光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為

a

C．若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中此時單色光的波長變?yōu)閚

D．若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為x，則該液體的折射

l

率為

2ax

9．（23-24高二下·山東濟南·階段練習）用鐵環(huán)粘上肥皂液，用白熾燈光照射，從反射光的方向去看，呈現(xiàn)

如圖所示的現(xiàn)象上部是較寬的黑色條紋，其下是若干彩色條紋圖，已知可見光的頻率為

3.9×1014Hz∽7.5×1014Hz，請估算肥皂膜最上面黑色條紋區(qū)域的厚度最大值為（）

A．20nmB．100nmC．200nmD．2000nm

10．（23-24高二下·北京海淀·期末）（多選）把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，用

它觀察燈焰。圖為肥皂膜在豎直平面內(nèi)靜置時的干涉條紋照片。下列說法正確的是（）

A．拍攝這張照片時鐵絲圈最高點可能位于a附近

B．拍攝這張照片時鐵絲圈最高點可能位于b附近

C．肥皂膜在豎直平面內(nèi)靜置時，其厚度處處相同

D．干涉條紋是由來自肥皂膜前后兩表面反射光疊加形成的

11．（2024·廣西貴港·模擬預測）利用薄膜干涉可以測量圓柱形金屬絲的直徑。已知待測金屬絲與標準圓柱

形金屬絲的直徑相差很?。s為微米量級），實驗裝置如圖1所示，T1和T2是具有標準平面的玻璃平晶，

A0為標準金屬絲，直徑為D0；A為待測金屬絲，直徑為D；兩者中心間距為L。實驗中用波長為的單

色光垂直照射平晶表面，觀察到的干涉條紋如圖2所示，測得相鄰明條紋的間距為L。下列關(guān)系式正確

的是（）

ΔLL

A．DDB．DD

0L02ΔL

2LL

C．DDD．DD

0ΔL0ΔL

12．（23-24高二下·福建南平·期末）如圖，ab、cd兩塊平直玻璃板固定放置，ab、cd間有一楔形空氣薄膜。

一束平行單色光垂直cd入射，則觀測到的干涉條紋圖像可能正確的是（）

A．B．

C．D．

13．（23-24高二下·山西太原·期末）用圖甲所示空氣薄膜干涉裝置來檢查玻璃平面的平整程度。A為標準

平板玻璃，B為被檢查平板玻璃，在A、B右端夾入薄紙片，C為入射的紅光，圖乙是俯視圖甲觀察到

的干涉條紋。下列選項正確的是（）

A．當把C換為藍光時，條紋間距變大

B．圖乙中條紋彎曲處對應(yīng)著被檢查平面處凸起

C．將薄紙片向右移動少許，從上往下可以觀察到干涉條紋變稀疏

D．圖示條紋是由A的下表面反射光和A的上表面反射光發(fā)生干涉形成的

14．（23-24高二下·山東青島·期中）為得到相干光源，常采用分光法，如圖所示，經(jīng)單縫S1和雙縫S2到

達光屏。其中雙縫間距d2103m，雙縫到光屏的距離為L8101m，所用光源波長為6107m，

單縫與雙縫中心連線交正后方光屏上的O點。求：

（1）光屏上相鄰兩個暗條紋間距x；

（2）光屏上第6級亮條紋中心到O點距離x6；

（3）若在b縫放置一厚度為212107m、折射率為n2.0的透明材料，求第零級亮條紋（即光程差

為零的條紋）中心到O點距離x。

【能力培優(yōu)】

15．（23-24高二下·山東濟南·期中）光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用。如圖甲所示是利用光的干涉檢查

某精密光學平面的平整度，下列說法正確的是（）

A．圖甲中上板是待檢查的光學元件，下板是標準樣板

B．若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條紋，說明被檢查的平面在此處有向上的凸起

C．若換用波長更短的單色光，其它條件不變，則圖乙中的干涉條紋變密

D．用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，可以得到間距相等的明暗相間的同心圓環(huán)

16．（23-24高二下·遼寧·階段練習）G1、G2為放在水平面上的高度略有差別的兩個長方體，為了檢查這兩

個長方體的上表面是否相互平行，檢測員用一塊標準的平行透明平板T壓在G1、G2的上方，T與G1、G2

支架分別形成尖劈形空氣層，如圖所示。G1、G2的上表面與平板的夾角分別為、，P為平板T上

表面上的一點，P在兩長方體之間。用單色平行光從上方照射平板T，G1、G2的上方都能觀察到明顯的

干涉條紋，可以推知（??）

A．若，則G1上方的干涉條紋間距大于G2上方的干涉條紋間距

B．若，則G1上方的干涉條紋間距大于G2上方的干涉條紋間距

C．若將G1、G2的間距增大些，則G1上方的干涉條紋分布會變得更密

D．若在P處用較小的力下壓平板T，則G1上方的干涉條紋分布會變稀疏

17．（23-24高二下·廣東佛山·期中）為了提高光的利用率，生產(chǎn)廠家通常會在光伏板的玻璃表面涂敷增透

膜，原理如圖所示，入射光會分別在薄膜的前表面和后表面發(fā)生反射，兩束反射光發(fā)生干涉相互抵消，

從而降低反射光的強度，增強透射光的強度；已知某單色光在薄膜中的波長為，則關(guān)于增透膜的最小

厚度d，正確的是（）

A．dB．d

2

C．dD．d

34

18．（2024·山