第3讲 光的干涉、衍射和偏振
情境导思 如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。 (1)哪两个是干涉条纹 哪两个是衍射条纹 (2)分析一下发生干涉和明显衍射现象的条件。 (3)分别比较甲、乙和丙、丁的波长大小。
【答案】 亮 暗 等间距 相同
考点一 光的干涉现象
(1)如图所示,S1和S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,O1为S1和S2的中点,O为屏上正对O1的一点,P到O点的距离为x,求出从S1、S2入射的两束光到达屏上P点的路程之差(用d、l、x表示)。
提示:由题图可得=l2+(x-)2,=,-=(r2-r1)(r2+r1)=2dx,由于d l,有r1+r2≈2l,可得r2-r1=x。
(2)根据机械波中干涉的原理,你认为两束光在P点相互加强(或减弱)的路程之差有怎样的关系
提示:根据机械波干涉原理,两束光到屏上某点路程之差为波长的整数倍时,两束光相互加强,若路程之差为半波长的奇数倍时相互减弱。
1.光的双缝干涉现象
(1)亮、暗条纹的位置判断方法。
①相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=nλ(n=0,±1,±2,…)时,光屏上出现亮条纹。
②当路程差r2-r1=(2n+1)(n=0,±1,±2,…)时,光屏上出现暗条纹。
(2)条纹间距公式:Δx=λ,其中l是双缝到光屏的距离,d是双缝中心间的距离,λ是光波的波长。
2.薄膜干涉
(1)形成原因:如图甲所示,竖直的肥皂液膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时,在膜的前表面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。
(2)亮、暗条纹的判断。
①在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍,即Δr=nλ(n=0,±1,±2,…),薄膜上出现亮条纹。
②在Q处,两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍,即Δr=(2n+1)(n=0,±1,±2,…),薄膜上出现暗条纹。
(3)薄膜干涉的应用。
①干涉法检查平整度:如图乙所示,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。
乙
②增透膜。
[例1] 【对双缝干涉的理解】 (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。用绿色激光照双缝,能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是( )
[A] 换用更粗的头发丝
[B] 换用红色激光照双缝
[C] 增大纸板与墙面的距离
[D] 减小光源与纸板的距离
【答案】 A
【解析】 由干涉条纹间距公式Δx=λ可知,换用更粗的头发丝,双缝间距d变大,则相邻两条亮纹中央间距Δx变小,故A正确;换用红色激光照双缝,波长变长,则相邻两条亮纹中央间距Δx变大,故B错误;增大纸板与墙面的距离l,则相邻两条亮纹中央间距Δx变大,故C错误;减小光源与纸板的距离,不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx,故D错误。
[变式] 【洛埃境实验中的干涉现象】 (2024·广西卷,9)(多选)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
【答案】 AD
【解析】 根据平面镜成像特点可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a,根据条纹间距公式可知Δx′=λ=λ,故A正确,B错误;若将装置浸入折射率为n的蔗糖溶液中,光的频率不变,根据c=λf,v=λ′f=,可得λ′=,故C错误;若将装置浸入某种透明溶液中,由Δx=λ″,可得 λ″=,结合选项C的分析可知λ″=,解得n′=λ,故D正确。
[例2] 【薄膜干涉】 (2023·山东卷,5)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是( )
[A] 劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动
[B] 劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动
[C] 劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动
[D] 劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动
【答案】 A
【解析】 由题知,C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,G增长的高度大于C增长的高度,则劈形空气层的厚度变大,且同一厚度的空气层向劈尖移动,则条纹向左移动。
判断薄膜干涉条纹移动的方法
(1)盯住一个条纹,观察该条纹移动的方向,例如,盯住路程差Δr=5λ的条纹(假设这个条纹存在)。由条纹的定义我们知道,每个条纹都对应着特定的路程差,这是条纹本身的属性,Δr=5λ是该条纹的属性。因此,当路程差发生变化时,我们盯住的这个条纹一定要保持自己的属性,它将朝着路程差依然满足Δr=5λ的位置移动。在空气劈尖薄膜干涉中,当楔角减小时,原干涉条纹所在处相干反射光的路程差减小了,所以该条纹就向着路程差增加的方向移动,以找到一个位置,且此时该位置处相干反射光的路程差正是那个条纹在未移动以前所在处的路程差(Δr=5λ),如图,条纹将朝着背离棱边的方向移动。
(2)盯住一个条纹,判断路程差变化的趋势,当路程差增加或减少时条纹依然要保持路程差维持原数值不变,条纹保持其属性的能力,与力学中物体保持其运动状态不变的惯性相似。这也可以看作是条纹的“惯性”。
[变式] 在[例2]中,若用波长为λ的单色光垂直照射,保持C温度不变,当G的温度由t1变为t2时,发现有n个条纹通过D点(石英板上表面上的点,图中未画出),则温度变化前后观察到的条纹数目是否相同 G的高度变化了多少
【答案】 相同
【解析】 任意相邻亮条纹与暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差为,根据几何关系可得tan θ=,由于任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定,又顶角θ很小,则有θ≈tan θ=,解得Δx=,即劈尖干涉条纹间距取决于入射光线的波长和劈形空气层的顶角,而入射光线的波长λ和劈形空气层的顶角θ均不变,故温度变化过程中条纹间距不变,由于石英板的宽度一定,所以温度变化前后观察到的条纹数目相同;当路程差等于半波长的偶数倍,出现亮条纹,当路程差等于半波长的奇数倍,出现暗条纹,若G的温度由t1变为t2,发现有n个条纹通过D点,则说明同一位置路程差变化了Δs=n·,故G的高度变化了Δh=nΔx·tan θ=。
考点二 光的衍射和偏振现象
1.对光的衍射的理解
(1)波长越长,衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别。
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物或狭缝小得多时,光才可以看作是沿直线传播的。
2.衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。
项目 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)。
3.光的偏振
(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 自然光通过偏振片后的光
光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光沿任意方向振动,且沿各个方向振动的光波的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面上,光沿某个特定方向振动
(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3] 【单缝衍射与双缝干涉的比较】 (2024·山东青岛期末)如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是( )
[A] 甲发生的是干涉现象,乙发生的是衍射现象
[B] 无论发生甲、乙哪种现象,当只减小缝宽度时,两现象条纹间距均变大
[C] 当所用光线由红光变成蓝光时,甲现象条纹间距变大,乙现象条纹间距减小
[D] 发生甲现象时,说明光没有沿直线传播
【答案】 D
【解析】 单缝衍射实验中,中间条纹宽度最大且最亮,而在双缝干涉实验中,形成的亮暗条纹间距相等,亮条纹中心处光强最强,暗条纹中心处光强最弱,故题图甲发生的是衍射现象,题图乙发生的是干涉现象,故A错误;单缝衍射中,缝宽度越窄,光的波长越长,条纹间距越大,而双缝干涉中,由条纹间距公式Δx=λ可知,缝宽度与条纹间距无关,故B、C错误;甲现象为光的衍射,即光绕过障碍物继续传播,可知发生甲现象时,说明光没有沿直线传播,故D正确。
单缝衍射与双缝干涉的比较
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
[例4] 【光的偏振】 (2023·天津卷,4)下列四幅图说明了四种光的现象,其中能说明光是横波的是( )
[A] 全反射 [B] 干涉
[C] 偏振 [D] 衍射
【答案】 C
【解析】 光的全反射现象是光由光密介质射向光疏介质界面时的一种特殊情况,不能确定光是横波还是纵波,故A错误;干涉和衍射是所有波的特性,不能确定光是横波还是纵波,只能说明光具有波动性,故B、D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。
(满分:50分)
对点1.光的干涉现象
1.(4分)(2025·内蒙古高考适应性考试)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 C
【解析】 由题图可知,2和3两束光传播方向相同,在P处相干减弱,所以两束光在P处振动方向相反,并且两列波的相位差恒定,可知C正确。
2.(4分)(2025·山东济宁阶段练习)某兴趣小组做双缝干涉实验,用某单色光照射单缝,如图所示在屏上P1处出现第2级亮条纹。仅改变双缝间距后,P1处出现第2级暗条纹,则改变后双缝间距是原来的( )
[A] [B] 倍 [C] [D] 倍
【答案】 A
【解析】 设P、P1间的距离为x,P1处出现第2级亮条纹时,根据双缝干涉条纹间距公式有x=2λ,P1处出现第2级暗条纹时x=1.5×λ,则改变后双缝间距d2=d1。故选A。
3.(6分)(2025·云南昆明阶段练习)(多选)把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲),在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的空气狭缝层。让单色光从上方射入(示意图如图乙),从上往下看凸透镜,可以观察到环状圆形条纹,这些条纹叫作牛顿环,则下列说法正确的是( )
[A] 牛顿环是由凸透镜下表面的反射光与平面玻璃的上表面的反射光叠加产生的
[B] 若把入射的单色光从绿色换为红色,观察到的条纹间距会变小
[C] 从透镜圆心到透镜边缘,观察到的条纹是等距的环状圆形条纹
[D] 从透镜圆心到透镜边缘,观察到的圆形条纹间距是变小的
【答案】 AD
【解析】 牛顿环由凸透镜下表面的反射光与平面玻璃上表面的反射光叠加而成,故A正确;入射的单色光从绿色换为红色,红色光的波长比绿色光波长长,观察到的条纹间距应变大,故B错误;从透镜圆心到透镜边缘,空气膜的厚度不是均匀变化,观察到的圆形条纹不可能是等距的环状圆形条纹,故C错误;越靠近透镜边缘,空气膜的厚度变化越大,观察到的圆形条纹间距变小,条纹变密,故D正确。
4.(4分)(2025·辽宁阜新模拟)如图所示,AB、CD、DE为三个透明平板固定放置,AB水平,CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射,下列干涉条纹的图像可能正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 A
【解析】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,d1、d2处为两相邻亮条纹,如图所示,则两处亮条纹的路程差分别为 Δr1=2d1,Δr2=2d2,因为当路程差等于nλ(n=0,1,2,…)时表现为亮条纹,所以有Δr2-Δr1=λ,则d2-d1=λ,设两相邻亮条纹中心的距离为Δx,则由几何关系得=tan θ,即Δx=,可知夹角越小,相邻两条亮条纹间距越大,根据题意CD的倾角比DE的倾角大,故左侧对应部分相邻两亮条纹间距小于右侧相邻两亮条纹间距,且干涉条纹是等间距的。故选A。
对点2.光的衍射和偏振现象
5.(4分)(2025·上海徐汇模拟)某同学在相同条件下用激光分别照射S1、S2、S3、S4四片光学片,得到如图所示条纹,可知( )
[A] S1、S2均为单缝片,S1缝宽较大
[B] S1、S2均为双缝片,S1缝距较大
[C] S3、S4均为单缝片,S3缝宽较大
[D] S3、S4均为双缝片,S3缝距较大
【答案】 C
【解析】 单缝衍射条纹的中央亮条纹的宽度大于两侧的条纹的宽度,形成的衍射条纹为间距不等的明暗相间的条纹;光的双缝干涉条纹是等宽度、等亮度、明暗相间的条纹。根据条纹间距与波长的关系式Δx=λ 可知,双缝干涉时,双缝间距d越小,干涉条纹间距越大;根据单缝衍射的图样特点可知,做单色光单缝衍射实验时,当光的波长一定时,单缝越宽,中央亮条纹越窄。故选C。
6.(4分)(2024·重庆南岸期中)在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,分别得到如图所示图样,由单缝衍射实验得到的图样是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 C
【解析】 A选项图样是双缝干涉条纹,B选项图样是小圆孔衍射,C选项图样是单缝衍射,D选项图样是小圆板衍射。
7.(6分)(2025·北京东城模拟)(多选)图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验,下列说法正确的是( )
[A] 图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的
[B] 图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样,它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的
[C] 图乙中的P、Q是偏振片,P固定不动,缓慢转动Q,只有如图中所示P、Q的透振方向互相平行时光屏才是亮的
[D] 图乙所示现象可以表明光波是横波
【答案】 AD
【解析】 题图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的,故A正确;圆孔衍射是光的衍射现象的一种,光波通过细小圆孔后产生的衍射,屏上中央亮区多,暗区少,与光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样不一样,故B错误;题图乙中的P、Q是偏振片,P固定不动,缓慢转动Q,P、Q的透振方向互相平行时光屏是最亮的,P、Q的透振方向互相垂直时光屏是暗的,其他一般的夹角位置,亮度介于两者之间,故C错误;只有横波才能产生偏振现象,故光的偏振现象表明光是一种横波,故D正确。
8.(6分)(2025·山东枣庄模拟)(多选)利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面,右侧垫有粗细均匀的直金属丝,在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜,其截面如图所示。用波长为λ的光,垂直标准工件方向射向玻璃板,在玻璃板上方形成平行条纹,测出相邻亮条纹中心间的距离为Δx,金属丝与标准工件的接触点D到楔形空气膜顶端C点的距离为L,下列说法正确的是( )
[A] 条纹方向垂直于CD
[B] 金属丝的直径为
[C] 当金属丝向右移动少许时,Δx变小
[D] 在同一位置换用更细的金属丝时,Δx变小
【答案】 AB
【解析】 根据薄膜干涉原理,干涉条纹平行等宽,方向应垂直于CD,故A正确;设金属丝直径为d,玻璃板与标准工件间夹角为α,由几何关系有tan α≈,当光垂直标准工件方向射向玻璃板时,得到干涉条纹,相邻两亮条纹对应劈尖厚度差为Δy=,由几何关系有tan α=,则≈,则d≈,故B正确;当金属丝向右移动少许时,即L增大,则Δx变大,故C错误;在同一位置换用更细的金属丝时,L不变,d减小,则Δx变大,故D错误。
9.(6分)(2024·山东烟台期末)(多选)某同学为观察双缝干涉和单缝衍射实验现象,准备了玻璃片、刀片、蜡烛、红、蓝两支激光笔、光屏等器材。他先用蜡烛将玻璃片的一面熏黑,再用刀片在熏黑的一面割制成一组双缝和一条单缝。实验中,他将玻璃片和光屏竖直平行放置,再用激光笔照射单、双缝,得到如图甲、乙图样,图丙中激光笔垂直玻璃片照射,屏中心O到两狭缝S1、S2的距离相等,P为光屏上的一点。则下列说法正确的是( )
[A] 图乙是单缝衍射图样
[B] 激光笔照射单缝时,红光得到的图样的中央亮条纹的宽度比蓝光的稍宽
[C] 激光笔照射双缝时,若将屏向远离双缝方向移动,则条纹间距将变宽
[D] 激光笔照射双缝时,若P到两狭缝S1、S2的距离差为入射光波长的5倍,则P处为暗条纹
【答案】 BC
【解析】 双缝干涉图样的两相邻亮或暗条纹中心的间距相等,故题图乙为双缝干涉图样,衍射图样的条纹中间宽、两侧窄,故题图甲为单缝衍射图样,故A错误;由单缝衍射的特点可知,当单缝宽度不变时,入射光的波长越长,中央亮条纹越宽,因红光波长比蓝光波长长,红光得到的图样的中央亮条纹的宽度比蓝光的稍宽,故B正确;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,若将屏向远离双缝方向移动,即l变大,则条纹间距将变宽,故C正确;用激光笔照射双缝时,若S1、S2到P点的距离差为入射光波长的整数倍,则两光波到达P点时相互加强,为亮条纹,故D错误。
10.(6分)(2024·湖南卷,9)(多选)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
【答案】 BC
【解析】 根据题意画出光路图,如图甲所示,
S发出的光与通过平面镜反射的光(可以等效成虚像S′发出的光)是同一列光分成的,满足相干光条件,所以实验中的相干光之一是通过平面镜反射的光,且该干涉可看成双缝干涉。设S与S′的距离为d=2a,光源S到光屏的距离为l,代入双缝干涉条纹间距公式Δx=,可得相邻亮条纹的间距为Δx=。若θ=0°,沿OA向右(或沿AO向左)略微平移平面镜,对l和d均没有影响,则干涉条纹间距不变,也不会移动,故C正确,D错误。画出平面镜与水平面有微小夹角的干涉光路图,如图乙所示,
沿OA向右略微平移平面镜,即图乙中从①位置到②位置,由图乙可看出双缝的间距d增大,由Δx=可知,干涉条纹间距减小,故B正确。如图乙所示,沿AO向左略微平移平面镜,即图乙中从②位置到①位置,由图乙可看出干涉条纹向上移动,故A错误。
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情境导思 如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。 (1)哪两个是干涉条纹 哪两个是衍射条纹 (2)分析一下发生干涉和明显衍射现象的条件。 (3)分别比较甲、乙和丙、丁的波长大小。
考点一 光的干涉现象
(1)如图所示,S1和S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,O1为S1和S2的中点,O为屏上正对O1的一点,P到O点的距离为x,求出从S1、S2入射的两束光到达屏上P点的路程之差(用d、l、x表示)。
提示:由题图可得=l2+(x-)2,=,-=(r2-r1)(r2+r1)=2dx,由于d l,有r1+r2≈2l,可得r2-r1=x。
(2)根据机械波中干涉的原理,你认为两束光在P点相互加强(或减弱)的路程之差有怎样的关系
提示:根据机械波干涉原理,两束光到屏上某点路程之差为波长的整数倍时,两束光相互加强,若路程之差为半波长的奇数倍时相互减弱。
1.光的双缝干涉现象
(1)亮、暗条纹的位置判断方法。
①相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=nλ(n=0,±1,±2,…)时,光屏上出现亮条纹。
②当路程差r2-r1=(2n+1)(n=0,±1,±2,…)时,光屏上出现暗条纹。
(2)条纹间距公式:Δx=λ,其中l是双缝到光屏的距离,d是双缝中心间的距离,λ是光波的波长。
2.薄膜干涉
(1)形成原因:如图甲所示,竖直的肥皂液膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时,在膜的前表面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。
(2)亮、暗条纹的判断。
①在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍,即Δr=nλ(n=0,±1,±2,…),薄膜上出现亮条纹。
②在Q处,两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍,即Δr=(2n+1)(n=0,±1,±2,…),薄膜上出现暗条纹。
(3)薄膜干涉的应用。
①干涉法检查平整度:如图乙所示,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。
乙
②增透膜。
[例1] 【对双缝干涉的理解】 (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。用绿色激光照双缝,能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是( )
[A] 换用更粗的头发丝
[B] 换用红色激光照双缝
[C] 增大纸板与墙面的距离
[D] 减小光源与纸板的距离
[变式] 【洛埃境实验中的干涉现象】 (2024·广西卷,9)(多选)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
[例2] 【薄膜干涉】 (2023·山东卷,5)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是( )
[A] 劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动
[B] 劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动
[C] 劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动
[D] 劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动
判断薄膜干涉条纹移动的方法
(1)盯住一个条纹,观察该条纹移动的方向,例如,盯住路程差Δr=5λ的条纹(假设这个条纹存在)。由条纹的定义我们知道,每个条纹都对应着特定的路程差,这是条纹本身的属性,Δr=5λ是该条纹的属性。因此,当路程差发生变化时,我们盯住的这个条纹一定要保持自己的属性,它将朝着路程差依然满足Δr=5λ的位置移动。在空气劈尖薄膜干涉中,当楔角减小时,原干涉条纹所在处相干反射光的路程差减小了,所以该条纹就向着路程差增加的方向移动,以找到一个位置,且此时该位置处相干反射光的路程差正是那个条纹在未移动以前所在处的路程差(Δr=5λ),如图,条纹将朝着背离棱边的方向移动。
(2)盯住一个条纹,判断路程差变化的趋势,当路程差增加或减少时条纹依然要保持路程差维持原数值不变,条纹保持其属性的能力,与力学中物体保持其运动状态不变的惯性相似。这也可以看作是条纹的“惯性”。
[变式] 在[例2]中,若用波长为λ的单色光垂直照射,保持C温度不变,当G的温度由t1变为t2时,发现有n个条纹通过D点(石英板上表面上的点,图中未画出),则温度变化前后观察到的条纹数目是否相同 G的高度变化了多少
考点二 光的衍射和偏振现象
1.对光的衍射的理解
(1)波长越长,衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别。
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物或狭缝小得多时,光才可以看作是沿直线传播的。
2.衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。
项目 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)。
3.光的偏振
(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 自然光通过偏振片后的光
光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光沿任意方向振动,且沿各个方向振动的光波的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面上,光沿某个特定方向振动
(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3] 【单缝衍射与双缝干涉的比较】 (2024·山东青岛期末)如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是( )
[A] 甲发生的是干涉现象,乙发生的是衍射现象
[B] 无论发生甲、乙哪种现象,当只减小缝宽度时,两现象条纹间距均变大
[C] 当所用光线由红光变成蓝光时,甲现象条纹间距变大,乙现象条纹间距减小
[D] 发生甲现象时,说明光没有沿直线传播
单缝衍射与双缝干涉的比较
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
[例4] 【光的偏振】 (2023·天津卷,4)下列四幅图说明了四种光的现象,其中能说明光是横波的是( )
[A] 全反射 [B] 干涉
[C] 偏振 [D] 衍射
(满分:50分)
对点1.光的干涉现象
1.(4分)(2025·内蒙古高考适应性考试)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
[A] [B]
[C] [D]
2.(4分)(2025·山东济宁阶段练习)某兴趣小组做双缝干涉实验,用某单色光照射单缝,如图所示在屏上P1处出现第2级亮条纹。仅改变双缝间距后,P1处出现第2级暗条纹,则改变后双缝间距是原来的( )
[A] [B] 倍 [C] [D] 倍
3.(6分)(2025·云南昆明阶段练习)(多选)把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲),在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的空气狭缝层。让单色光从上方射入(示意图如图乙),从上往下看凸透镜,可以观察到环状圆形条纹,这些条纹叫作牛顿环,则下列说法正确的是( )
[A] 牛顿环是由凸透镜下表面的反射光与平面玻璃的上表面的反射光叠加产生的
[B] 若把入射的单色光从绿色换为红色,观察到的条纹间距会变小
[C] 从透镜圆心到透镜边缘,观察到的条纹是等距的环状圆形条纹
[D] 从透镜圆心到透镜边缘,观察到的圆形条纹间距是变小的
4.(4分)(2025·辽宁阜新模拟)如图所示,AB、CD、DE为三个透明平板固定放置,AB水平,CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射,下列干涉条纹的图像可能正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
对点2.光的衍射和偏振现象
5.(4分)(2025·上海徐汇模拟)某同学在相同条件下用激光分别照射S1、S2、S3、S4四片光学片,得到如图所示条纹,可知( )
[A] S1、S2均为单缝片,S1缝宽较大
[B] S1、S2均为双缝片,S1缝距较大
[C] S3、S4均为单缝片,S3缝宽较大
[D] S3、S4均为双缝片,S3缝距较大
6.(4分)(2024·重庆南岸期中)在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,分别得到如图所示图样,由单缝衍射实验得到的图样是( )
[A] [B]
[C] [D]
7.(6分)(2025·北京东城模拟)(多选)图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验,下列说法正确的是( )
[A] 图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的
[B] 图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样,它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的
[C] 图乙中的P、Q是偏振片,P固定不动,缓慢转动Q,只有如图中所示P、Q的透振方向互相平行时光屏才是亮的
[D] 图乙所示现象可以表明光波是横波
8.(6分)(2025·山东枣庄模拟)(多选)利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面,右侧垫有粗细均匀的直金属丝,在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜,其截面如图所示。用波长为λ的光,垂直标准工件方向射向玻璃板,在玻璃板上方形成平行条纹,测出相邻亮条纹中心间的距离为Δx,金属丝与标准工件的接触点D到楔形空气膜顶端C点的距离为L,下列说法正确的是( )
[A] 条纹方向垂直于CD
[B] 金属丝的直径为
[C] 当金属丝向右移动少许时,Δx变小
[D] 在同一位置换用更细的金属丝时,Δx变小
9.(6分)(2024·山东烟台期末)(多选)某同学为观察双缝干涉和单缝衍射实验现象,准备了玻璃片、刀片、蜡烛、红、蓝两支激光笔、光屏等器材。他先用蜡烛将玻璃片的一面熏黑,再用刀片在熏黑的一面割制成一组双缝和一条单缝。实验中,他将玻璃片和光屏竖直平行放置,再用激光笔照射单、双缝,得到如图甲、乙图样,图丙中激光笔垂直玻璃片照射,屏中心O到两狭缝S1、S2的距离相等,P为光屏上的一点。则下列说法正确的是( )
[A] 图乙是单缝衍射图样
[B] 激光笔照射单缝时,红光得到的图样的中央亮条纹的宽度比蓝光的稍宽
[C] 激光笔照射双缝时,若将屏向远离双缝方向移动,则条纹间距将变宽
[D] 激光笔照射双缝时,若P到两狭缝S1、S2的距离差为入射光波长的5倍,则P处为暗条纹
10.(6分)(2024·湖南卷,9)(多选)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
(
第
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高中总复习·物理
第3讲
光的干涉、衍射和偏振
情境导思
如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。
(1)哪两个是干涉条纹 哪两个是衍射条纹
(2)分析一下发生干涉和明显衍射现象的条件。
(3)分别比较甲、乙和丙、丁的波长大小。
知识构建
【答案】 亮 暗 等间距 相同
小题试做
(2024·福建龙岩二模)下列四种情境中,与其余三种所涉及的光学原理不同的是( )
C
透镜上方看到牛顿环
[A]
相机镜头涂有增透膜
[B]
光经过大头针针尖时产生条纹
[C]
检查平面的平整程度
[D]
(1)如图所示,S1和S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,O1为S1和S2的中点,
O为屏上正对O1的一点,P到O点的距离为x,求出从S1、S2入射的两束光到达屏上P点的路程之差(用d、l、x表示)。
(2)根据机械波中干涉的原理,你认为两束光在P点相互加强(或减弱)的路程之差有怎样的关系
提示:根据机械波干涉原理,两束光到屏上某点路程之差为波长的整数倍时,两束光相互加强,若路程之差为半波长的奇数倍时相互减弱。
1.光的双缝干涉现象
(1)亮、暗条纹的位置判断方法。
①相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=nλ(n=0,±1,±2,…)时,光屏上出现亮条纹。
2.薄膜干涉
(1)形成原因:如图甲所示,竖直的肥皂液膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时,在膜的前表面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。
(2)亮、暗条纹的判断。
①在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍,即Δr=nλ(n=0,±1,±2,…),薄膜上出现亮条纹。
(3)薄膜干涉的应用。
①干涉法检查平整度:如图乙所示,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。
②增透膜。
乙
[例1] 【对双缝干涉的理解】 (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。用绿色激光照双缝,能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是( )
[A] 换用更粗的头发丝
[B] 换用红色激光照双缝
[C] 增大纸板与墙面的距离
[D] 减小光源与纸板的距离
A
[变式] 【洛埃境实验中的干涉现象】 (2024·广西卷,9)(多选)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( )
AD
[例2] 【薄膜干涉】 (2023·山东卷,5)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是( )
[A] 劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动
[B] 劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动
[C] 劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动
[D] 劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动
A
【解析】 由题知,C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,G增长的高度大于C增长的高度,则劈形空气层的厚度变大,且同一厚度的空气层向劈尖移动,则条纹向左移动。
方法总结
判断薄膜干涉条纹移动的方法
(1)盯住一个条纹,观察该条纹移动的方向,例如,盯住路程差Δr=5λ的条纹(假设这个条纹存在)。由条纹的定义我们知道,每个条纹都对应着特定的路程差,这是条纹本身的属性,Δr=5λ是该条纹的属性。因此,当路程差发生变化时,我们盯住的这个条纹一定要保持自己的属性,它将朝着路程差依然满足Δr=5λ的位置移动。在空气劈尖薄膜干涉中,当楔角减小时,原干涉条纹所在处相干反射光的路程差减小了,所以该条纹就向着路程差增加的方向移动,以找到一个位置,且此时该位置处相干反射光的路程差正是那个条纹在未移动以前所在处的路程差(Δr=5λ),如图,条纹将朝着背离棱边的方向移动。
方法总结
(2)盯住一个条纹,判断路程差变化的趋势,当路程差增加或减少时条纹依然要保持路程差维持原数值不变,条纹保持其属性的能力,与力学中物体保持其运动状态不变的惯性相似。这也可以看作是条纹的“惯性”。
[变式] 在[例2]中,若用波长为λ的单色光垂直照射,保持C温度不变,当G的温度由t1变为t2时,发现有n个条纹通过D点(石英板上表面上的点,图中未画出),则温度变化前后观察到的条纹数目是否相同 G的高度变化了多少
1.对光的衍射的理解
(1)波长越长,衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别。
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物或狭缝小得多时,光才可以看作是沿直线传播的。
2.衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。
项目 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)。
3.光的偏振
(1)自然光与偏振光的比较。
(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。
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 自然光通过偏振片后的光
光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光沿任意方向振动,且沿各个方向振动的光波的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面上,光沿某个特定方向振动
[例3] 【单缝衍射与双缝干涉的比较】 (2024·山东青岛期末)如甲、乙两图所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像。下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是( )
D
[A] 甲发生的是干涉现象,乙发生的是衍射现象
[B] 无论发生甲、乙哪种现象,当只减小缝宽度时,两现象条纹间距均变大
[C] 当所用光线由红光变成蓝光时,甲现象条纹间距变大,乙现象条纹间距减小
[D] 发生甲现象时,说明光没有沿直线传播
方法总结
单缝衍射与双缝干涉的比较
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 [例4] 【光的偏振】 (2023·天津卷,4)下列四幅图说明了四种光的现象,其中能说明光是横波的是( )
[A] 全反射 [B] 干涉
[C] 偏振 [D] 衍射
C
【解析】 光的全反射现象是光由光密介质射向光疏介质界面时的一种特殊情况,不能确定光是横波还是纵波,故A错误;干涉和衍射是所有波的特性,不能确定光是横波还是纵波,只能说明光具有波动性,故B、D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。
基础对点练
对点1.光的干涉现象
1.(4分)(2025·内蒙古高考适应性考试)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为( )
C
[A] [B] [C] [D]
【解析】 由题图可知,2和3两束光传播方向相同,在P处相干减弱,所以两束光在P处振动方向相反,并且两列波的相位差恒定,可知C正确。
2.(4分)(2025·山东济宁阶段练习)某兴趣小组做双缝干涉实验,用某单色光照射单缝,如图所示在屏上P1处出现第2级亮条纹。仅改变双缝间距后,P1处出现第2级暗条纹,则改变后双缝间距是原来的( )
A
3.(6分)(2025·云南昆明阶段练习)(多选)把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲),在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的空气狭缝层。让单色光从上方射入(示意图如图乙),从上往下看凸透镜,可以观察到环状圆形条纹,这些条纹叫作牛顿环,则下列说法正确的是( )
[A] 牛顿环是由凸透镜下表面的反射光与平面玻璃的上表面的反射光叠加产生的
[B] 若把入射的单色光从绿色换为红色,观察到的条纹间距会变小
[C] 从透镜圆心到透镜边缘,观察到的条纹是等距的环状圆形条纹
[D] 从透镜圆心到透镜边缘,观察到的圆形条纹间距是变小的
AD
【解析】 牛顿环由凸透镜下表面的反射光与平面玻璃上表面的反射光叠加而成,故A正确;入射的单色光从绿色换为红色,红色光的波长比绿色光波长长,观察到的条纹间距应变大,故B错误;从透镜圆心到透镜边缘,空气膜的厚度不是均匀变化,观察到的圆形条纹不可能是等距的环状圆形条纹,故C错误;越靠近透镜边缘,空气膜的厚度变化越大,观察到的圆形条纹间距变小,条纹变密,故D正确。
4.(4分)(2025·辽宁阜新模拟)如图所示,AB、CD、DE为三个透明平板固定放置,AB水平,CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射,下列干涉条纹的图像可能正确的是( )
A
[A] [B]
[C] [D]
对点2.光的衍射和偏振现象
5.(4分)(2025·上海徐汇模拟)某同学在相同条件下用激光分别照射S1、S2、S3、S4四片光学片,得到如图所示条纹,可知( )
[A] S1、S2均为单缝片,S1缝宽较大
[B] S1、S2均为双缝片,S1缝距较大
[C] S3、S4均为单缝片,S3缝宽较大
[D] S3、S4均为双缝片,S3缝距较大
C
6.(4分)(2024·重庆南岸期中)在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后,分别得到如图所示图样,由单缝衍射实验得到的图样是( )
C
[A] [B] [C] [D]
【解析】 A选项图样是双缝干涉条纹,B选项图样是小圆孔衍射,C选项图样是单缝衍射,D选项图样是小圆板衍射。
7.(6分)(2025·北京东城模拟)(多选)图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验,下列说法正确的是( )
[A] 图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的
[B] 图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样,它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的
[C] 图乙中的P、Q是偏振片,P固定不动,缓慢转动Q,只有如图中所示P、Q的透振方向互相平行时光屏才是亮的
[D] 图乙所示现象可以表明光波是横波
AD
【解析】 题图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的,故A正确;圆孔衍射是光的衍射现象的一种,光波通过细小圆孔后产生的衍射,屏上中央亮区多,暗区少,与光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样不一样,故B错误;题图乙中的P、Q是偏振片,P固定不动,缓慢转动Q,P、Q的透振方向互相平行时光屏是最亮的,P、Q的透振方向互相垂直时光屏是暗的,其他一般的夹角位置,亮度介于两者之间,故C错误;只有横波才能产生偏振现象,故光的偏振现象表明光是一种横波,故D正确。
8.(6分)(2025·山东枣庄模拟)(多选)利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面,右侧垫有粗细均匀的直金属丝,在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜,其截面如图所示。用波长为λ的光,垂直标准工件方向射向玻璃板,在玻璃板上方形成平行条纹,测出相邻亮条纹中心间的距离为Δx,金属丝与标准工件的接触点D到楔形空气膜顶端C点的距离为L,下列说法正确的是( )
综合提升练
AB
9.(6分)(2024·山东烟台期末)(多选)某同学为观察双缝干涉和单缝衍射实验现象,准备了
玻璃片、刀片、蜡烛、红、蓝两支激光笔、光屏等器材。他先用蜡烛将玻璃片的一面熏黑,再用刀片在熏黑的一面割制成一组双缝和一条单缝。实验中,他将玻璃片和光屏竖直平行放置,再用激光笔照射单、双缝,得到如图甲、乙图样,图丙中激光笔垂直玻璃片照射,屏中心O到两狭缝S1、S2的距离相等,P为光屏上的一点。则下列说法正确的是( )
[A] 图乙是单缝衍射图样
[B] 激光笔照射单缝时,红光得到的图样的中央亮条纹的宽度比蓝光的稍宽
[C] 激光笔照射双缝时,若将屏向远离双缝方向移动,则条纹间距将变宽
[D] 激光笔照射双缝时,若P到两狭缝S1、S2的距离差为入射光波长的5倍,则P处为暗条纹
BC
10.(6分)(2024·湖南卷,9)(多选)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
