第36讲 光的波动性
例1 ABD [解析] 第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500 cm,则相邻两条亮条纹中心间距为Δx= cm=0.300 cm,故A正确;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ可知,增大双缝到屏的距离L,Δx将变大,故B正确;由Δx=λ可知,增大双缝的间距d,Δx将变小,故C错误;换用红光照射,即光的波长λ变长,由Δx=λ知Δx将变大,故D正确.
变式1 A [解析] 根据干涉条纹间距公式Δx=λ可知,换用更粗的头发丝,会使双缝间距d变大,则相邻两条亮条纹中心间距Δx变小,故A正确;换用红色激光照双缝,会使波长λ变长,则相邻两条亮条纹中心间距Δx变大,故B错误;增大纸板与墙面的距离,即l变大,则相邻两条亮条纹中心间距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心间距Δx,故D错误.
例2 A [解析] 由题意可知,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,且同一厚度的空气膜向劈尖移动,则条纹向左移动,故选A.
例3 AC [解析] 甲图中上板是标准样板,下板是待检测板,故A正确;设空气膜厚度为d,则出现亮条纹时需满足2d=nλ,换用频率更大的单色光,则单色光波长变短,条纹变窄,故B错误;图丙中干涉条纹向左弯曲,表示亮条纹提前出现,说明被检查的平面在此处出现了凹陷,故C正确;牛顿环中的空气厚度不是均匀变化,空气膜厚度增加得越来越快,则亮条纹提前出现,得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环,故D错误.
例4 AC [解析] 光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度,选项A正确;根据光的干涉理论,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的,选项B错误;增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射的绿光干涉相消,而对红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,选项C正确;涂有增透膜的镜头只能抵消某种色光的反射光线,选项D错误.
例5 AD [解析] 图甲中,自然光由空气射到水面上,反射光是偏振光,A正确;图乙中,立体电影的原理是光的偏振,照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉,B错误;图丙中,大头针尖影子轮廓模糊不清,是光的衍射现象,C错误;图丁中,在圆形阴影中心有亮斑,即泊松亮斑,此图为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样,D正确.
变式2 D [解析] 立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振,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,说明左镜片的透振方向与手机屏幕的光偏振方向行,而右镜片的透振方向与手机屏幕的光偏振方向接近垂直,现在将手机屏幕旋转90度,则手机屏幕的光偏振方向与左镜片的透振方向接近垂直,而与右镜片的透振方向行,所以左镜片变暗,右镜片变亮,故D正确.第36讲 光的波动性
1.B [解析] 由图发现,横向的衍射现象比纵向的衍射现象更明显,根据发生明显衍射的条件可知,横向的小孔长度应该小于纵向的小孔长度,故选B.
2.AB [解析] 自然光透过偏振片后的振动方向只沿着偏振片的透振方向,故自然光透过偏振片后变为偏振光,故A正确;拍摄水面下的景物时,加偏振片可以防止反射光的干扰,使像更清晰,故B正确;只有横波才有偏振现象,故C错误;自然光射到两种介质的界面上,调整入射角的大小,可以使得折射光和反射光都为偏振光,故D错误.
3.A [解析] 由于重力作用,同一水平面液膜厚度相同,且上薄下厚,可知在较薄的区域,光程差增大得缓慢,较厚的区域,光程差增大得较快,所以呈现上疏下密的水平条纹,故选A.
4.C [解析] 单色平行光垂直照射平板玻璃,从两平板玻璃间形成的空气膜的上、下界面(即上玻璃板的下表面和下玻璃板的上表面)反射的光在上玻璃上表面发生干涉,形成干涉条纹,光的路程差为空气膜厚度的两倍,根据光的干涉知识可知,同一条干涉条纹位置处光的路程差相等,所以滚珠a的直径与滚珠b的相等,即滚珠b合格,而不同的干涉条纹位置处光的路程差不同,所以滚珠a的直径与滚珠c的不相等,即滚珠c不合格,C正确.
5.B [解析] 根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有Δx=λ,由题图知Dx乙 =2Δx甲,则d乙=d甲,故B正确.
6.D [解析] 从薄膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光,其路程差为Δx=2d,即路程差为此处薄膜厚度的2倍,当路程差Δx=nλ时表现为亮条纹,故相邻亮条纹处的薄膜的厚度差为λ,在图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大,则薄膜的厚度逐渐变小,因条纹宽度不是均匀变大,则厚度不是均匀变小,故D正确.
7.C [解析] 若将玻璃球冠的半径增大一些,则玻璃球冠与被检测的平面的夹角将减小,它们之间的空气膜的厚度的变化减慢,所以形成的同心圆环的间距增大,则球冠的半径越大,圆环的间距越大,选项A、B错误;牛顿环实验不仅可以测平面还可以测曲面,若观察到的是规则圆环,则被检测的面是均匀、对称的,选项C正确,D错误.
8.ACD [解析] 当在偏振片A、B间放糖溶液时,由于糖溶液的旋光作用,使通过偏振片A的偏振光振动方向转动了一定角度,到达O处的光强度会明显减弱,故A正确,B错误;但当将偏振片B转动一个角度,恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时,O处的光强度又为最大,故偏振片B转过的角度等于α,同理,转动偏振片A也可以达到相同的效果,故C、D正确.
9.AD [解析] 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,根据条纹间距公式可知Δx=λ=λ,故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λf=c,v=λ1f=,其中c为在真空中的光速,则λ1=,故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,根据条纹间距公式有Δx=λ2,可得λ2=,结合C选项的分析可知λ2==,所以n=λ,故D正确.
10.BC [解析] 根据题意画出洛埃镜实验光路图(平面镜不倾斜),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源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,则d=2a,S到光屏的距离为l,代入双缝干涉公式Δx=,可得Δx=.若θ=0°,沿OA向右(或向左)略微平移平面镜,则对l和d均没有影响,所以干涉条纹间距不变,但条纹区域会向下(或向上)移动,故C正确,D错误.画出平面镜倾斜某微小角度θ形成的光路图如图乙所示,沿OA向右略微平移平面镜时,即图中从①位置→②位置,由图可看出双缝的间距增大,则干涉条纹间距减小;沿AO向左略微平移平面镜时,即图中从②位置→①位置,由图可看出干涉条纹向上移动,故A错误,B正确.
甲
乙
11.AC [解析] 第三条亮条纹对应路程差s=,但光在介质中的传播速度v=,故t==,故A正确;由Δx=λ,n==可知(λ0为光在矿泉水中的波长),光在矿泉水中的波长小于真空中的波长,所以x212.BC [解析] 设光在B中的折射率为n,则光在B中的波长λn=,如果屏的正中央是亮纹,则-=N,N为整数,说明B中的气体与A中的空气成分可能相同,此时N=0(n=1),也可能不同,此时N为正整数,故A错误;如果屏的正中央是暗纹,则N为的奇数倍,n≠1,说明B中的气体与A中的空气成分不相同,含有瓦斯,故B正确;如果屏上干涉条纹不停地移动,即n一直改变,说明B中的气体瓦斯含量不稳定,故C正确;狭缝是为了获得相干线光源,撤去狭缝,将红光直接照在双缝上,该检测仪器不能正常工作,故D错误.第36讲 光的波动性
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 的现象.
2.条件:(1)两束光的频率 ;(2)相位差 .
3.双缝干涉
(1)图样特点
①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹;
②白光照射时,中央为 条纹,其余为 条纹.
4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜) 反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度 .
二、光的衍射
1.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.
2.三类常见衍射现象
三、光的偏振
1.自然光:包含着在垂直于传播方向上沿 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 的方向振动的光.
【辨别明理】
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能产生干涉. ( )
3.在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光. ( )
4.单色光的双缝干涉条纹的中央亮纹既亮且宽. ( )
5.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. ( )
6.自然光是偏振光. ( )
7.光的偏振现象说明光是纵波. ( )
光的干涉现象
考向一 光的双缝干涉现象
(1)明暗条纹的判断方法
①如图所示,相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)时,光屏上出现明条纹.
②光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)时,光屏上出现暗条纹.
(2)条纹间距:Δx=λ,其中l是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离,λ是光波的波长.
例1 (多选)如图所示是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,双缝S1、S2之间的距离是0.2 mm,P为光屏,双缝到屏的距离为1.2 m.用绿色光照射单缝S时,可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500 cm.若相邻两条亮条纹中心间距为Δx,则下列说法正确的是 ( )
A.Δx为0.300 cm
B.增大双缝到屏的距离,Δx将变大
C.改用间距为0.3 mm的双缝,Δx将变大
D.换用红光照射,Δx将变大
[反思感悟]
变式1 [2024·辽宁卷] 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.换用红色激光照双缝
C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离
考向二 薄膜干涉的理解及应用
(1)如图所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA'和后表面BB'反射回来,形成两列频率相同的光波,并且叠加.
(2)明、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,…),薄膜上出现明条纹.
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:检查平面的平整程度.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;若被检查平面不平整,则干涉条纹发生弯曲.
例2 [2023·山东卷] 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
[反思感悟]
例3 (多选)[2024·江西九江模拟] 光的干涉现象在技术中有许多应用.如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度,下列说法正确的是 ( )
A.图甲中上板是标准样板,下板是待检查的光学元件
B.若换用频率更大的单色光,其他条件不变,则图乙中的干涉条纹变宽
C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹,说明被检查的平面在此处出现了凹陷
D.用单色光垂直照射图丁中的牛顿环,得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变宽的同心圆环
[反思感悟]
例4 (多选)关于光学镜头增透膜,以下说法中正确的是 ( )
A.增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度
B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的
C.因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射不能完全抵消,所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色
D.涂有增透膜的镜头能使进入的光线全部相互抵消,因此这种镜头的成像效果较好
[反思感悟]
【技法点拨】相干光源的获取办法(思想是一分为二)
光的衍射及偏振现象
例5 (多选)如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图甲中,自然光由空气射到水面上,反射光是偏振光
B.图乙中,立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
C.图丙中,大头针尖的影子轮廓模糊不清,是光的干涉现象
D.图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
[反思感悟]
变式2 [2024·江苏卷] 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
一、1.间隔 2.(1)相同 (2)恒定 3.(1)②白色亮 彩色 4.前后表面 相同
二、1.相差不多 还小
三、1.一切方向 2.特定
【辨别明理】
1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.× 7.×第36讲 光的波动性 (限时40分钟)
1.[2024·安徽合肥模拟] 让单色光通过不同形状的小孔,光屏上呈现出如图所示的图样,则小孔形状是 ( )
A
B
C
D
2.(多选)关于光的偏振,下列说法正确的是 ( )
A.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光
B.拍摄水面下的景物时,加偏振片可使像更清晰
C.所有的波都具有偏振现象
D.自然光射到两种介质的界面上,折射光是偏振光,反射光不是偏振光
3.[2024·湖南长沙模拟] 如图所示,在酒精灯灯芯上撒一些食盐,灯焰能发出明亮的黄光.把铁丝圈在肥皂液中蘸一下,使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜,用酒精灯的黄光照射液膜,液膜反射的光能使我们看到灯焰的像.下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是 ( )
A
B
C
D
4.[2024·山东卷] 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
5.[2023·江苏卷] 用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置,则双缝间的距离变为原来的 ( )
A.
B.
C.2倍
D.3倍
6.[2024·山西太原模拟] 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 ( )
A
B
C
D
7.“牛顿环”又称“牛顿圈”,如图甲所示,牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面,下表面是球冠的凸面,其工作原理为“薄膜干涉”.可以用来判断透镜表面曲率半径和液体折射率等.把牛顿环与玻璃面接触,在日光下或用白光照射时,可以看到明暗相间的彩色圆环;若用单色光照射,则会出现一些明暗相间的单色圆环,如图乙所示.它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹,这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关.以下分析正确的是 ( )
A.圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B.球冠的半径越大,圆环的间距越小
C.若观察到的是规则圆环,则被检测的面是均匀、对称的
D.被检测的面必须是平的
8.(多选)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,角度α为锐角,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标度值相比较,就能确定被测样品的含糖量了.如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,最后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法正确的是 ( )
A.到达O处的光强度会明显减弱
B.到达O处的光强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度,转动角度为锐角,使得O处的光强度最大,偏振片B转过的角度等于α
D.将偏振片A转动一个角度,转动角度为锐角,使得O处的光强度最大,偏振片A转过的角度等于α
9.(多选)[2024·广西卷] 如图所示,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
10.(多选)[2024·湖南卷] 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
11.(多选)[2024·湖北襄阳模拟] 某一质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率.方法是将待测矿泉水填充到特制容器中,放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空),如图所示,特制容器未画出,通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率.单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2连线的中垂线上,屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心.已知入射光在真空中的波长为λ,真空中的光速为c,双缝S1与S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为L,则下列说法正确的是 ( )
A.来自双缝S1和S2的光传播到P点处的时间差为
B.x2>x1
C.该矿泉水的折射率为
D.仅将单缝S0向左(保持S0在双缝连线的中垂线上)移动的过程中,P点处能观察到暗条纹
12.(多选)[2024·浙江杭州模拟] 煤矿中瓦斯爆炸危害极大.某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他设计了一种利用光的干涉监测矿井内瓦斯的仪器,其原理如图所示.在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A和B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,让红光射入狭缝,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度.对于这个仪器的工作过程,下列说法中正确的是 ( )
A.如果屏的正中央仍是亮纹,说明B中的气体一定不含瓦斯
B.如果屏的正中央是暗纹,说明B中的气体一定含有瓦斯
C.如果屏上干涉条纹不停移动,说明B中的气体含有瓦斯且含量不稳定
D.撤去狭缝,将红光直接照在双缝上,该检测仪器也能正常工作(共63张PPT)
第36讲 光的波动性
作业手册
必备知识自查
核心考点探究
◆
答案核查【听】
答案核查【作】
备用习题
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______的现象.
间隔
2.条件：
(1) 两束光的频率______；
(2) 相位差______.
相同
恒定
3.双缝干涉
(1)图样特点
①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；
②白光照射时，中央为________条纹，其余为______条纹.
4.薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)__________反射的光相遇而形成的.
图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度______.
白色亮
彩色
前后表面
相同
二、光的衍射
1.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.
相差不多
还小
2.三类常见衍射现象
三、光的偏振
1.自然光：包含着在垂直于传播方向上沿__________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______的方向振
动的光.
一切方向
特定
【辨别明理】
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能产生干涉.( )
√
3.在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光.( )
×
4.单色光的双缝干涉条纹的中央亮纹既亮且宽.( )
×
5.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.( )
×
6.自然光是偏振光.( )
×
7.光的偏振现象说明光是纵波.( )
×
考点一 光的干涉现象
考向一 光的双缝干涉现象
(1)明暗条纹的判断方法
①如图所示，相干光源、发出的光到
屏上 点的路程差
时，光屏上出现明条纹.
②光的路程差 时，光屏上出现暗条纹.
(2)条纹间距： ，其中是双缝到光屏的距离， 是双缝间的距
离， 是光波的波长.
例1 (多选)如图所示是双缝干涉实验装置的示意图，为单缝，双缝、
之间的距离是，为光屏，双缝到屏的距离为 .用绿色光照射
单缝时，可在光屏 上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为
.若相邻两条亮条纹中心间距为 ，则下列说法正确的是( )
A.为
B.增大双缝到屏的距离， 将变大
C.改用间距为的双缝， 将变大
D.换用红光照射， 将变大
√
√
√
[解析] 第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为 ，则相邻两条亮条纹中心间距为 ，故A正确；根据双缝干涉的条纹间距公式 可知，增大双缝到屏的距离，将变大，故B正确；由 可知，增大双缝的间距， 将变小，
故C错误；换用红光照射，即光的波长 变长，
由 知 将变大，故D正确.
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1 [2024·辽宁卷] 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( )
√
[解析] 根据干涉条纹间距公式 可知，
换用更粗的头发丝，会使双缝间距 变大，则相
邻两条亮条纹中心间距 变小，故A正确；换用
红色激光照双缝，会使波长 变长，则相邻两条亮条纹中心间距 变大，
故B错误；增大纸板与墙面的距离，即 变大，则相邻两条亮条纹中心间距
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心
间距 ，故D错误.
考向二 薄膜干涉的理解及应用
(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成
上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上时，在膜的前表面
和后表面 反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.
(2)明、暗条纹的判断
①在、处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 等于波长的整数
倍，即 ，薄膜上出现明条纹.
②在处，两列反射回来的光波的路程差 等于半波长的奇数倍，即
，薄膜上出现暗条纹.
(3)薄膜干涉的应用：检查平面的平整程度.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；若被检查平面不平整，则干涉条
纹发生弯曲.
例2 [2023·山东卷] 如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图. 为标准石英
环、为待测柱形样品、 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 的膨胀
系数小于 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
√
[解析] 由题意可知，的膨胀系数小于的膨胀系数，当温度升高时， 增
长的高度大于 增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空
气膜向劈尖移动，则条纹向左移动，故选A.
例3 (多选)[2024·江西九江模拟] 光的干涉现象在技术中有许多应用.如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面
的平整度，下列说法正确的是( )
A.图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件
B.若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变宽
C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凹陷
D.用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的
条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变宽的
同心圆环
√
√
[解析] 甲图中上板是标准样板，下板是待检测板，故A正确；设空气膜厚度为 ，则出现亮条纹时需满足 ，换用频率更大的单色光，则单色光波长变短，条纹变窄，故B错误；图丙中干涉条纹向左弯曲，表示亮条纹提前出现，说明被检查的平面在此处出现了凹陷，故C正确；牛顿环中的空气厚度不是均匀变化，空气膜厚度增加得越来越快，则亮条纹提前出现，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环，故D错误.
例4 (多选)关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是( )
A.增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度
B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的
C.因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不
能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色
D.涂有增透膜的镜头能使进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像
效果较好
√
√
[解析] 光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度,
选项A正确;根据光的干涉理论,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的 ,
选项B错误;增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射的
绿光干涉相消,而对红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,选项
C正确；涂有增透膜的镜头只能抵消某种色光的反射光线,选项D错误.
[技法点拨]
相干光源的获取办法(思想是一分为二)
考点二 光的衍射及偏振现象
例5 (多选)如图所示，下列说法正确的是( )
A.图甲中，自然光由空气射到水面上，反射光是偏振光
B.图乙中，立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
C.图丙中，大头针尖的影子轮廓模糊不清，是光的干涉现象
D.图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
√
√
[解析] 图甲中，自然光由空气射到水面上，反射光是偏振光，A正确；图乙中，立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，B错误；图丙中，大头针尖影子轮廓模糊不清，是光的衍射现象，C错误；图丁中，在圆形阴影中心有亮斑，即泊松亮斑，此图为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，D正确.
变式2 [2024·江苏卷] 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] 立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，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，说明左
镜片的透振方向与手机屏幕的光偏振方向行，而右镜片的透振方向
与手机屏幕的光偏振方向接近垂直，现在将手机屏幕旋转90度，则手机屏
幕的光偏振方向与左镜片的透振方向接近垂直，而与右镜片的透振方向行，所以左镜片变暗，右镜片变亮，故D正确.
√
光的干涉现象
1.某同学采用如图所示的实验装置测量单色光的
频率.让一束单色光投射到一个有两条狭缝和
的挡板上，处是光屏上中央亮条纹 上方的第2
条暗条纹.已知从双缝和 发出的两束相干光到
点的路程差为，光速 ，
则实验所使用单色光的频率为( )
A. B. C. D.
√
[解析] 当光程差是半个波长的3倍时， 处为第2
条暗条纹，因光到处的路程差是 ，
则有，解得波长 ，
则频率 ，故选B.
2.[2021·山东卷] 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随坐标 的变化图像，可
能正确的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 从薄膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其路程差 ，即路程差为此处薄膜厚度的2倍，当路程差 时表现为亮条纹，故相邻亮条纹处的薄膜的厚度差为 ，在图中相邻亮条纹 (或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度不是均匀变大，则厚度不是均匀变小,故D正确.
3.、 为放在水平面上的高度略有差别的两个长
方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互
平行，检测员用一块标准的平行透明平板 压在
、的上方，与、 支架分别形成尖劈形空
A.若 ，则上方的干涉条纹间距小于 上方的干涉条纹间距
B.若 ，则上方的干涉条纹间距大于 上方的干涉条纹间距
C.若将、的间距缩短些，则 上方的干涉条纹分布变得更密
D.若在处用较小的力下压平板，则 上方的干涉条纹分布变密
气层，如图所示.、的上表面与平板的夹角分别为 和 ，为平板
上表面上的一点.用单色光从上方照射平板，、 的上方都能观察到明
显的干涉条纹，可以推知( )
√
[解析] 设有一物体上表面与平板的夹角为 ，相
邻亮条纹的间距为 ，由空气薄膜干涉条件，则
有 ，，若 ，则
上方的干涉条纹间距等于上方的干涉条纹间距，若 ，则 上方
的干涉条纹间距小于上方的干涉条纹间距，故A、B错误；若将、
的间距缩短些，则 增大， 上方的干涉条纹分布变得更密，故C正确；
若在两长方体间，在处用较小的力下压平板， 减小，则 上方的干
涉条纹分布变疏，故D错误.
光的衍射及偏振现象
4.(多选)[2022·山东卷] 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、的宽度可调，狭缝到屏的距离为 ，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 ，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、到屏上 点的路程差为半波长的奇
数倍， 点处一定是暗条纹
√
√
√
[解析] 双缝干涉图样是等宽的明暗相间的条纹，光通过狭缝时，同时也
发生衍射，A正确；遮住一条狭缝，光通过另一狭缝时发生衍射现象，狭
缝越窄，衍射越明显，范围越大，条纹越宽，B错误；根据干涉条纹间距
公式 可知增加 ，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距
增大，C正确；若光从狭缝、到屏上 点的路程差为半波长的奇数
倍， 点处一定是暗条纹，D正确.
作业手册
1.[2024·安徽合肥模拟] 让单色光通过不同形状的小
孔，光屏上呈现出如图所示的图样，则小孔形状是
( )
A. B. C. D.
[解析] 由图发现，横向的衍射现象比纵向的衍射现象更明显，根据发生
明显衍射的条件可知，横向的小孔长度应该小于纵向的小孔长度，故选B.
√
2.(多选)关于光的偏振，下列说法正确的是( )
A.自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B.拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C.所有的波都具有偏振现象
D.自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光
[解析] 自然光透过偏振片后的振动方向只沿着偏振片的透振方向，故自
然光透过偏振片后变为偏振光，故A正确；拍摄水面下的景物时，加偏振
片可以防止反射光的干扰，使像更清晰，故B正确；只有横波才有偏振现
象，故C错误；自然光射到两种介质的界面上，调整入射角的大小，可以
使得折射光和反射光都为偏振光，故D错误.
√
√
3.[2024·湖南长沙模拟] 如图所示，在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光.把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像.下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 由于重力作用，同一水平面液膜厚度相同，且上薄下厚，可知在
较薄的区域，光程差增大得缓慢，较厚的区域，光程差增大得较快，所以
呈现上疏下密的水平条纹，故选A.
4.[2024·山东卷] 检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准
滚珠与待测滚珠、 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、均合格 B.滚珠、 均不合格
C.滚珠合格，滚珠不合格 D.滚珠不合格，滚珠 合格
√
[解析] 单色平行光垂直照射平板玻璃，从两平板玻璃间形成的空气膜的
上、下界面(即上玻璃板的下表面和下玻璃板的上表面)反射的光在上玻璃
上表面发生干涉，形成干涉条纹，光的路程差为空气膜厚度的两倍，根据
光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的路程差相等，所以滚珠
的直径与滚珠的相等，即滚珠 合格，而不同的干涉条纹位置处光的路程
差不同，所以滚珠的直径与滚珠的
不相等，即滚珠 不合格，C正确.
5.[2023·江苏卷] 用某种单色光进行双缝干涉实验，
在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间
的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹
中心的位置，则双缝间的距离变为原来的( )
A. B. C.2倍 D.3倍
[解析] 根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有 ,由题图知
,则 ，故B正确.
√
6.[2024·山西太原模拟] 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随坐标 的变化图
像，可能正确的是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 从薄膜的上、下表面分别反射的两列光是
相干光，其路程差为 ，即路程差为此处薄
膜厚度的2倍，当路程差 时表现为亮条纹，
故相邻亮条纹处的薄膜的厚度差为 ，在图中相邻亮条纹 (或暗条纹)
之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度不是均匀变大，
则厚度不是均匀变小,故D正确.
7.“牛顿环”又称“牛顿圈”，如图甲所示，牛顿环的上表面是半径很大的玻
璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理为“薄膜干涉”.可以用来
判断透镜表面曲率半径和液体折射率等.把牛顿环与玻璃面接触，在日光
下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则
会出现一些明暗相间的单色圆环，
如图乙所示.
它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的
分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关.以下分析正确的是( )
A.圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B.球冠的半径越大，圆环的间距越小
C.若观察到的是规则圆环，则被检测的
面是均匀、对称的
D.被检测的面必须是平的
√
[解析] 若将玻璃球冠的半径增大一些，则玻璃球冠与被检测的平面的夹
角将减小，它们之间的空气膜的厚度的变化减慢，所以形成的同心圆环的
间距增大，则球冠的半径越大，圆环的间距越大，选项A、B错误；牛顿
环实验不仅可以测平面还可以测曲面，
若观察到的是规则圆环，则被检测
的面是均匀、对称的，选项C正确，D错误.
8.(多选)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 ，角
度 为锐角， 的值只与糖溶液的浓度有关，将 的测量值与标度值相
比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图所示，是自然光源，、 是偏
振片，转动，使到达处的光最强，最后将被测样品置于、 之间，
则下列说法正确的是( )
A.到达 处的光强度会明显减弱
B.到达 处的光强度不会明显减弱
C.将偏振片转动一个角度，转动角度为锐角，使得 处的光强度最大，偏振片转过的角度等于
D.将偏振片转动一个角度，转动角度为锐角，使得 处的光强度最大，偏振片转过的角度等于
√
√
√
[解析] 当在偏振片、 间放糖溶液时，由于糖溶液的旋光作用，使通过偏振片 的偏振光振动方向转动了一定角度，到达 处的光强度会明显减弱，故A正确，B错误；但当将偏振片 转动一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时， 处的光强度又为最大，故偏振片转过的角度等于 ，同理，转动偏振片 也可以达到相同的效果，故C、D正确.
9.(多选)[2024·广西卷] 如图所示，为单色光源， 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
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 到平面镜和
到光屏的距离分别为和，，镜面与光屏垂直，单色光波长为 .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
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C.若将整套装置完全浸入折射率为 的蔗糖溶液中
此时单色光的波长变为
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，则该液体的折射率为
√
√
[解析] 根据光的反射对称性可知光源 与平面镜中的虚像距离为，根据条纹间距公式可知 ，故A正确，B错误；
若将整套装置完全浸入折射率为 的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据 ，，其中为在真空中的光速，则 ，故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 ，根 据条纹间距公式有，可得
，结合C选项的分析可知
，所以 ，
故D正确.
10.(多选)[2024·湖南卷] 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 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 ，如图
所示. 为单色点光源.下列说法正确的是( )
A.沿 向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B.沿 向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C.若 ，沿 向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D.若 ，沿向左略微平移平面镜，干涉条纹向 处移动
√
√
[解析] 根据题意画出洛埃镜实验光路图(平面镜不倾斜)，如图甲所示，
发出的光与通过平面镜反射的光(可以等效成虚像 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源之一是通过平面镜反射
的光，且该干涉可看成双缝干涉，设与的距离为，则， 到光
屏的距离为，代入双缝干涉公式，可得. 若 ,沿 向右(或向左)略微平移平面镜，则对和 均没有影响，
所以干涉条纹间距不变，但条纹区域会向下
(或向上)移动，故C正确，D错误.
画出平面镜倾斜某微小角度 形成的光路图如图乙所示，沿 向右略微
平移平面镜时，即图中从①位置 位置，由图可看出双缝的间距增大，
则干涉条纹间距减小；沿向左略微
平移平面镜时，即图中从②位置
位置，由图可看出干涉条纹
向上移动，故A错误，B正确.
11.(多选)[2024·湖北襄阳模拟] 某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，
利用干涉原理测定矿泉水的折射率.方法是将待测矿泉水填充到特制容器
中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，
通过对比填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距 就可以计算
出该矿泉水的折射率.单缝、双缝中点、屏上的点
均位于双缝和 连线的中垂线上，屏上点处是上
方的第3条亮条纹(不包括 点处的亮条纹)的中心.
已知入射光在真空中的波长为 ，真空中的光速为，双缝 与之间的
距离为，双缝到屏的距离为 ，则下列说法正确的是( )
A.来自双缝和的光传播到点处的时间差为
B.
C.该矿泉水的折射率为
D.仅将单缝向左(保持 在双缝连线的中垂线上)
移动的过程中， 点处能观察到暗条纹
√
√
[解析] 第三条亮条纹对应路程差 ，但光在介质
中的传播速度 ，故，故A正确；
由 ， 可知( 为光在矿泉水中
的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以 ，故B错误；
由， ，，得 ，故C正确；由
可知，向左移动 对观察结果没有影响，故D错误.
12.(多选)[2024·浙江杭州模拟] 煤矿中瓦斯爆炸危害极
大.某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净
空气的折射率，于是他设计了一种利用光的干涉监测矿
A.如果屏的正中央仍是亮纹，说明 中的气体一定不含瓦斯
B.如果屏的正中央是暗纹，说明 中的气体一定含有瓦斯
C.如果屏上干涉条纹不停移动，说明 中的气体含有瓦斯且含量不稳定
D.撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器也能正常工作
井内瓦斯的仪器，其原理如图所示.在双缝前面放置两个完全相同的透明
容器和，容器与干净的空气相通，在容器 中通入矿井中的气体，让
红光射入狭缝，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度.对于这个仪
器的工作过程，下列说法中正确的是( )
√
√
[解析] 设光在中的折射率为，则光在中的波长 ，
如果屏的正中央是亮纹，则，为整数，说明
中的气体与 中的空气成分可能相同，此时 ，
也可能不同，此时为正整数，故A错误；如果屏的正中央
是暗纹，则 为的奇数倍，，说明中的气体与 中
的空气成分不相同，含有瓦斯，故B正确；如果屏上干涉条纹不停地移
动，即一直改变，说明 中的气体瓦斯含量不稳定，故C正确；狭缝是
为了获得相干线光源，撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器
不能正常工作，故D错误.
必备知识自查
一、1.间隔 2.（1）相同 （2）恒定 3.白色亮,彩色 4.前后表面,相同
二、1.相差不多,还小 三、1.一切方向 2.特定
【辨别明理】 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.× 7.×
核心考点探究
考点一 考向一 例1.ABD 变式1.A
考向二 例2.A 例3.AC 例4.AC
考点二 例5.AD 变式2.D
基础巩固练
1.B 2.AB 3.A 4.C 5.B 6.D
综合提升练
7.C 8.ACD 9.AD 10.BC
拓展挑战练
11.AC 12.BC
