10.波动光学-【师者匠心系列】2024-2025学年高二下学期物理讲义

10.波动光学 课前检测 1 .如图所示，一束白光通过三棱镜发生色散， 、 是其中的两束单色光，这两束光相比较（    ） A.在真空中， 光的速度大 B.在真空中， 光的波长大 C.水对 光的折射率小 D.光从水中射向空气， 光的临界角大 2 .光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（    ） A.内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D.内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 考情分析 知识点 试卷 题号 分值 难度    光的干涉 2021年 浙江卷 16 2 中档 2021年 山东卷 7 3 较易 2022年 山东卷 10 4 中档 2021年 湖北卷 5 4 较易 2023年 全国甲卷 34 15 中档 2023年 江苏卷 6 4 较易  光的衍射 2023年 北京卷 2 3 较易 2022年 上海卷 3 3 较易 2022年 天津卷 7 5 较易 目标解读 知识导图 课堂目标 1. 了解杨氏双缝干涉实验，掌握光程差与条纹间距的计算及用双缝干涉测量光的波长的实验； 2. 了解薄膜干涉、牛顿环、劈尖干涉、增透膜的原理； 3. 了解光的衍射现象和常见的光的衍射图样特点； 4. 了解光的偏振现象和应用，激光的产生和应用。 课程重难点 光的双缝干涉间距关系以及实验要点； 薄膜干涉以及衍射图像； 一、 光的干涉 （一） 杨氏双缝干涉实验 1.光的干涉 两列光波在空间相遇时发生                ，在某些区域总                 ，在另外一些区域总                 ，且加强区和减弱区相互间隔，从而出现            的现象叫光的干涉现象； 2.干涉条件 两列光的                相同，                                   相同且                          恒定； 能发生干涉的两列波称为                 波，两个光源称为                 光源，相干光源通常可用同一束光分成两列而获得，称为分光法； 3.杨氏干涉实验法 利用如图所示装置，让一束平行的单色光（例如激光）射到一个有两条狭缝 和 的挡板上，狭缝 和 相距很近（约 ），如果光是一种波，这样的两条狭缝即成为振动情况                          的两个波源，两个波源发出来的光在挡板后面的空间相互                 ，观察到的现象：光在一些位置相互                 ，在另一些位置相互                 ，在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹； 年，英国物理学家                                   成功地观察到了光的干涉现象，证明了光的确是一种        。 （二） 产生明暗条纹的条件 光波的干涉与机械波的干涉一样，也有            和             ，              与            （             与             ）相遇处为               ， 对于光波来说加强区照射到光屏上出现             ；                 与                 相遇处为                          ，对于光波来说减弱区照射到光屏上为                          ； 光的干涉只是光波能量的                                   ，遵循                                   的原则， 亮条纹处并不是光的干涉可以                 能量，而是按波的传播规律，到达该处的光能量比较                 ； 1. 产生亮条纹的条件 屏上某点 到两缝 和 的距离之差正好是半波长的                 倍，即 时， ，此时 点位于屏上的                 处 ，此处的条纹叫                                   ； 时，屏上关于中心 对称有        处，此处的条纹叫                            ； 时，屏上关于中心 对称有        处，此处的条纹叫                        …… 2. 产生暗条纹的条件 屏上某点 到两缝 和 的距离之差正好是半波长的                 倍，即 时，屏上关于中心 对称有        处，此处的条纹叫                 ； 时，屏上关于中心 对称有        处，此处的条纹叫第二暗纹…… （三） 条纹间距与波长的关系 1.条纹间距 如图，波长为 的单色光照射到双缝上，两缝 的距离为 ，双缝到屏的距离  为 ，设屏上一点 到两缝的距离分别为 、 ，在线段 上作 ，则 ， 由 于两缝之间的距离                                  缝到屏的距离 ，所以能够认为 是                 三角形，由三角函数的关系有 另一方面 消去 ，有 当两列波的路程差为波长的                 倍，即 时出现亮条纹， 也就是说，亮条纹中心的位置为 ，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是    ，根据这个关系式可以测出                 ； 3. 单色光的干涉图样 ①中央出现的总为       纹，两边则为明暗相间的条纹，两相邻亮纹（或暗纹）间的距离                 ； ②单色光波长越长，条纹间距越        ，因此，比较相邻亮（暗）纹的间距，红光的最        ，紫光的最        ； 4. 白光的干涉图样 若用白光作为光源，则干涉条纹是                条纹，且中央亮条纹是          的； ①从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成                                   的条纹，各种色光都在屏中央形成        条纹，从而复合成                          条纹； ②两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距最大，紫光的亮条纹间距最小，同一级亮条纹“                                   ”，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了                 干涉条纹； 经典例题 3 .如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为 ，屏上 点距双缝 和 的路程差为 ．则在这里出现的应是            （选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为 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”）． 4 .(多选)如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，双缝 、 之间的距离是 ， P 为光屏，双缝到屏的距离为1.2m。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 。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 知识点总结 注意： 在两束光的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹； 某些区域的光被减弱，出现暗纹；且加强区域和减弱区域相互间隔的现象叫做光的干涉现象． 干涉的条件： 两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同． 巩固练习 5 .(多选)关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是 (　　) A.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹 B.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍 C.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍 D.用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍 6 .(多选) 双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝 S 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 S1 和 S2 与单缝 S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上 O 点距双缝 S1 和 S2 的距离相等， P 点是距 O 点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是（　　） A. O 点是红光的亮条纹 B.红光的第一条亮条纹在 P 点的上方 C. O 点不是蓝光的亮条纹 D.蓝光的第一条亮条纹在 P 点的上方 7 .某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，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（　　） A.增大光源到单缝的距离 B.增大双缝之间的距离 C.增大双缝到光屏之间的距离 D.换用频率更高的单色光源 8 .如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝 、 距离相等，则屏上中央亮条纹位于图中O处。现将光源S向上移动到示意图中的 位置，则（    ） A.中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变 B.中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变 C.中央亮条纹向下移动，且条纹间距减小 D.中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大 变式训练 9 .1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃利镜实验）。如图为洛埃利镜实验的原理图， S 为单色光源，M为平面镜，光源 S 到平面镜的距离和到屏的垂直距离分别为 a 和 L ，光的波长为 ，在光屏上形成干涉条纹，则相邻的两条亮纹间距离 为（    ） A. B. C. D. 学生总结     真题演练 10 .科学家获得单色性很好的两种光 、 ，已知这两种光的频率 ，则它们通过相同距离时间           （选填“ ”或“ ”）．现使两种光分别通过双缝打到光屏上，则            光会产生更宽的光带（选填“ ”或“ ”）． （四） 实验：用双缝干涉测量光的波长 1.实验原理 ①若双缝到屏的距离用 表示，双缝间的距离用 表示，相邻两条亮条纹间的距离用 表示，则入射光的波长    ，实验中 是已知的，测出 即可测出                                   ； ②干涉图样的获得 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生                                                              ，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果是白光通过双缝，可以观察到                 条纹； 2.实验器材 光具座、单缝片、双缝片、滤光片（红、绿色各一片），遮光筒，光源，测量头； 3.测量头的构造及使用 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐                                  的中心，记下此时手轮上的读数 ，转动测量头，使分划板中心刻线对齐                                                                                的中心时，记下此时手轮上的读数 ，两次读数之差就是相邻条纹间的距离，即 ； 实际测量中， 很小，直接测量时相对误差                 ，通常测出 条亮条纹间的距离 ，然后推算相邻两条纹间的距离    ； 4.实验步骤 ①按如图所示安装仪器； ②将                                   、                                   、                                   调节在遮光筒的                                   上； ③使光源发光，在光源和单缝之间加                                               ，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹（彩色条纹）； ④加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻线对齐                                                              ，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐                      ，记下此时手轮                 和移过分划板中心刻度线的                          ； ⑤将两次手轮的读数相减，求出 条亮纹间的距离 ，利用公式 算出条纹间距，然后利用公式 求出此单色光的波长 （ 仪器中都已给出）； ⑥换用另一滤光片，重复步骤③、④，并求出相应的波长； 经典例题 11 .在《用双缝干涉测光的波长》实验中，为了测量红光的波长，将实验器材毛玻璃屏 、双缝 、白光光源 、单缝 、滤光片 等光学元件按要求安装在光具座上，如图所示． ( 1 )将白光光源 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为 、            、            、            、 ． A. 、 、 B. 、 、 C. 、 、 D. 、 、 ( 2 )实验中选用的双缝间距为 ，双缝到像屏的距离为 ，在像屏上得到的干涉图样如图1所示，分划板刻线在图1中 、 位置时，游标卡尺的读数分别为 、 ，则入射的单色光波长的计算表达式为           ． ( 3 )分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图2所示，则其读数为            ． ( 4 )经测量，红光干涉条纹的相邻条纹间距为 ，绿光干涉条纹的相邻条纹间距为 ，则下列说法正确的是            ． A. 一定大于 B. 一定小于 C.若增大缝与光屏之间的距离，相邻条纹间距将变小 D.若增大缝与光屏之间的距离，测量出的光的波长将变大 ( 5 )下述现象中能够观察到的是            ． A.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 B.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 C.去掉滤光片后，在屏幕上可以观察到彩色干涉条纹 D.若在双缝中一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，则只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 知识点总结 注意： 单缝、双缝应相互                ，其中心大致位于遮光筒的                  上，双缝到单缝距离应相等； 测双缝到屏的距离可用米尺测量多次取                          ； 测量头的中心刻线要对应着亮（或暗）纹的中心，先测出 条亮（或暗）纹中心间的距离 ，则相邻两条纹间的距离    ； 照在屏上的光很弱，主要是灯丝与单缝、双缝、测量头的中心与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是单缝与双缝不平行所致。 巩固练习 12 .某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： ( 1 )若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　） A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 ( 2 )若双缝的间距为 ，屏与双缝间的距离为 ，测得第 条暗条纹到第 条暗条纹之间的距离为 ，则单色光的波长         。 ( 3 )某次测量时，选用的双缝的间距为 ，测得屏与双缝间的距离为 ，第 条暗条纹到第 条暗条纹之间的距离为 。则所测单色光波长为          (结果保留 位有效数字)。 13 .“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，已知双缝与屏的距离为 ，双缝间距为 。 ( 1 )如图乙所示，移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第 条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数如图丙所示，         。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第 条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数 为 。 ( 2 )已知双缝与屏的距离为 ，双缝间距为 。利用测量数据，计算出波长         。 ( 3 )对于某种单色光，为增加相邻亮纹间的距离，可采取          或          的方法。 学生总结     真题演练 14 .图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中: ①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是            。(单选） A.旋转测量头   B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是            (单选） A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离            D.增大双缝与测量头间的距离 （五） 光的干涉应用 薄膜干涉 薄膜前后两面                的光发生干涉，单色光照射在薄膜上形成明暗相间的条纹，白光照射在薄膜上形成                 条纹。 1. 肥皂液膜干涉 ①竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面        、下面        ，从前后表面                 的光发生干涉，由于不同颜色的光的波长不同，对应亮条纹的位置不同，因此看起来是                的； ②在同一水平高度处，薄膜的厚度                ，从前、后两个面反射的光路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此明暗相间的干涉条纹应为                 方向； ③观察到的是从                                                             反射回来的光，不是透过膜的光，眼睛与光源在膜的                         ； 2. 劈尖干涉 用干涉法检查平面，如图甲所示，两板之间形成一层                 膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的                                   反射出两列光波，形成                 条纹，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是                          ；如果某处凹下去，则对应明纹（或暗纹）                 出现，如左图；如果某处凸起来，则对应条纹                 出现，如右图； 3. 牛顿环                                              牛顿环是典型的等厚薄膜干涉，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉，同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈                 状，这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉； 4. 增透膜与增反膜 在光学仪器中，为了减少光在光学元件表面的反射损失，可以利用薄膜干涉来减少反射光，方法是在光学原件表面镀上介质薄膜，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的    ，这样膜的上表面与玻璃表面反射的光的路程差为 ，所以这两列光波相互                 ，使反射光的强度                                   ，根据能量守恒，此时透射光的能量就                 了； 入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的单色光都发生干涉削弱，由于人眼对绿光最为敏感，一般增透膜的厚度能做到使                 垂直射入时完全抵消，这时红光和紫光没有明显削弱，所以有增透膜的光学镜头呈现淡紫色。 相 反 若 当光程差是 时，反射光干涉后强度                 ，反射                 ，即增反膜。 经典例题 15 .如图所示为观察白光薄膜干涉的演示实验，观察者可以观测到肥皂膜上有明暗相间的彩色条纹． ( 1 )为了更好地观察干涉条纹，光源应该在            ． A.观察者侧 B.观察者的对面侧 ( 2 )下列对实验结论的说法正确的是            ．（单选） A.旋转铁丝圈，观察者看到的条纹将跟着旋转 B.本实验的条纹形成的原理和平面镜成像原理是一样的 C.若发现条纹是等间距的，说明肥皂膜是等厚的 D.若发现条纹是上疏下密的，说明肥皂膜从上往下变厚是越来越快的 16 .劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示。 将单色红光从上方射入，俯视可以看到图乙的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，下列说法中正确的是（        ） A.图乙中条纹弯曲处表明被检查的平面在此处是凹的 B.若用单色紫光从上方射入，条纹变疏 C.若装置中抽去一张纸片，条纹变密 D.若装置中抽去一张纸片，条纹向左移动 知识点总结   光照射到薄膜上,被膜的前、后表面反射的两列光形成相干光。       ①劈形薄膜厚度均匀变化时,干涉条纹是与劈棱平行的明暗相间的直条纹,相邻条纹间距相等。       ②某处两反射光相遇时的路程差为该处薄膜厚度的 倍,即 。       ③观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜的                  。       ④白光发生薄膜干涉时形成的是                 条纹。 巩固练习 17 .如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在图示的情况下（　　） A.从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间水平条纹 B.从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间竖直条纹 C.从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间水平条纹 D.从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间竖直条纹 18 .(多选)甲图为用干涉法检查平面平整程度装置，乙图为俯视装置看到的薄膜干涉条纹，下列说法正确的是（    ） 　　 A.利用了标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光形成的薄膜干涉图样 B.条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凹下的 C.条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凸起的 D.若仅增加板间薄片的厚度，干涉条纹将变稀疏 19 .(多选)下列说法正确的是（　　） A.光学镜头增透膜利用了光的干涉现象，增透膜的厚度为入射光在膜中波长的 B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象 C.红光由空气进入水中，波长变短、频率不变 D.雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 E.在双缝干涉实验中只将入射光由绿光变为红光，条纹间距会变宽 20 .凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径．把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，如图所示．这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的．从凸透镜中心向外，依次叫第1,2, 3,……级条纹．同一级亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度相同，并且两个相邻的亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度差相同。理论和实验均表明：光从折射率小的介质射向折射率大的介质时，反射光与入射光相比，有一个相位为 π 突变（相当于反射光比入射光多走了半个波长）。因而，某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足:2 d = (2 k +1) /2，其中 k =0，1，2……。根据以上信息，结合光的干涉规律，判断下列说法中，正确的是（） A.凸透镜中心点应该是亮点 B.从凸透镜中心向外，圆环半径均匀增大 C.如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的同一级条纹半径变大 D.如果改用波长更短的单色光照射，观察到的同一级条纹半径变大 学生总结     真题演练 21 .(多选)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　） A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形 B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C.肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动 ，条纹也会跟着转动 22 .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 二、 光的衍射 （一） 光的衍射 1.定义 ①光离开                路径绕到孔或障碍物的                 ，传播到了相当宽的地方的现象叫光的衍射现象； ②发生明显衍射现象的条件：当障碍物或小孔的尺寸跟光的                 相差不大，或者比波长       时，会发生明显的衍射现象； 2.理解 ①衍射是波的特有的现象，                         均能发生衍射现象； ②光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有                                           之分，没有                                           之别； ③可见光的波长范围： ～ ，因此光的衍射现象                 观察到； （二） 三种衍射的比较 1.单缝衍射 ①现象 如图，点光源 发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿                 传播，传播到光屏上的 区域；若缝足够窄，则光的传播                          直线传播，而是传到几何阴影区，在 区出现                                                              ，即发生                 现象； ②特点 中央条纹                          ； 两侧亮条纹具有                 性，亮条纹宽度逐渐变        ，亮度逐渐减弱； 波长一定时，单缝        的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长        的中央条纹       ，条纹间距       ；白光的单缝衍射条纹是中央为                亮条纹，两侧为                条纹，且外侧呈                ，靠近白色亮条纹的内侧为                ； 2.圆孔衍射 ①现象 如图所示，当挡板 上的圆孔较大时，光屏上出现图中甲所示的情形，        衍射现象发生；当挡板 上的圆孔很小时，光屏上出现图中乙所示的衍射图样，出现                                                              ； ②特点 单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度        ，外面是明暗相间的                          的圆环，越向外，亮环亮度越        ； 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为                 ，周围是                 圆环； 3.障碍物的衍射 ①现象 各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清，若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个                ，这就是著名的泊松亮斑；     ②特点 形成泊松亮斑时，圆盘阴影的边缘是                 的，在阴影外还有不等间距的                                   的圆环； 圆盘衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而                 ； 经典例题 23 .(多选)关于光在传播过程中所表现的现象，下列说法正确的是（　　） A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象 B.涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色的透色程度 C.夜间观看到天边星座的位置比实际位置偏高，这是光的折射现象 D.利用红外线进行遥感控制主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射 24 .某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 如下图所示，下列说法正确的是（　　）     A.水波通过狭缝后波长变短 B.这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象 C.此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显 D.此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显 25 .在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（　　） A.甲是双缝干涉图样、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 B.乙是单缝衍射图样、丙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 C.甲是双缝干涉图样、丁是小圆孔衍射图样 D.乙是双缝干涉图样、丙是小圆孔衍射图样 知识点总结 干涉和衍射的比较 衍射条纹的产生，实质上是光波发生干涉的结果，即相干波叠加的结果，当光源发出的光照射到缝、孔或障碍物时，缝孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是相干光源，发出的光发生干涉，形成明暗相间的条纹：   单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生 条件 只要狭缝足够        ，任何光都能发生 频率、振动方向                 、相位差                 的两列光波相遇叠加 条纹 宽度 各亮（暗）条纹宽度                 ，中央最        各亮（暗）条纹宽度                 条纹 间距 条纹间距                 ，越靠外条纹间距越        各相邻亮（暗）条纹间距                 亮度 中央条纹最亮，向两边亮条纹逐渐                 亮条纹的亮度基本                 相同点 成因 都有                                   的条纹，条纹都是光波叠加时                 或者                 的结果 意义 圆孔衍射与圆盘衍射的比较 相同点：均是                                  的圆形条纹，                 均有亮斑． 不同点：圆孔衍射图样中心亮斑较        ，而圆盘衍射（泊松亮斑）较        ． 巩固练习 26 .某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是（        ）     A.单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小 B.单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小 C.用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为绿光，中央亮纹宽度更大 D.用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现黑白相间条纹 27 .用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、紫光分别做单缝衍射实验，得到的图样如图所示(黑色部分表示亮纹)，则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　） A.红、黄、蓝、紫 B.红、紫、蓝、黄 C.蓝、紫、红、黄 D.蓝、黄、红、紫 28 .如图所示的图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样（    ） A. B. C. D. 29 .(多选)用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法中正确的是（　　） A.这个实验用事实证明了光具有波动性 B.圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C.圆孔变小，中央亮斑的亮度反而变大 D.不同波长的光对应衍射图样完全相同 学生总结     真题演练 30 .渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为 ，若探测器发出频率为 的声波，下列说法正确的是（        ） A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中，波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为 的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 三、 光的偏振 （一） 光的偏振 1.狭缝对横波、纵波的影响 如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，纵波都                                                             ；对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向                 时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向                 时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫作横波的                 ； 偏振现象是                 所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是                                                     ，光的偏振现象说明光波是一种                 ； 2.自然光与偏振光 ①自然光 从普通光源直接发出的光是                                                         的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向，这种沿着各个方向振动的光的强度都                 的光叫自然光； ②偏振片 偏振片是由特殊材料制成的，其“狭缝”用肉眼不能看见，它只允许振动方向与狭缝平行的光波通过，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，如图所示，普通光源 发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明有光透过了偏振片，若转动偏振片，光屏上亮度                 ，说明透过偏振片的光的强度不变，由此可知，自然光沿着各个方向振动的光的强度都                 ； ③偏振光 只沿着                                                                                的光叫偏振光，如经过偏振片后的自然光，若偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图甲所示，当两偏振片的狭缝平行时，光屏上                                   ，当两偏振片的狭缝相互垂直时，透射出的光的强度                                   ，光屏上是                 ，如图乙所示； （二） 偏振现象的应用 1. 照相机镜头前的偏振光片 在拍摄水中或者玻璃柜中的物品时，在镜头前装一片偏振滤光片，使透射方向和水面/玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，可以减弱反射光的干扰； 2. 电子表的液晶显示屏 两块透振方向互相垂直的偏振片中插进液晶盒； 3. 3D电影眼镜 用偏光片制成，屏幕输出的光信号同时送往眼镜，左右眼镜可以通过不同的偏振光，通过眼镜的过滤，把分离左右影像后送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成让人感受3D立体感； 4.在汽车挡风玻璃上的应用 夜晚行车时，车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理。 经典例题 31 .对于以下的光学现象说法中正确的是（　　） A.图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝 、 间的距离 d ，相邻亮条纹间距离 将增大 B.图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短 C.图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D.图丁中的 P 、 Q 是偏振片，当 P 固定不动，缓慢转动 Q 时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 知识点总结 获取偏振光的方法： ①让自然光通过偏振片； ② 自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是 ，反射光和折射光都是                          ，且偏振方向                                   。 巩固练习 32 .(多选)有关偏振和偏振光的下列说法中，正确的有（　　） A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振 B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振 C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 33 .如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 和 ， 点位于 、 之间， 点位于 右侧，以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片 ， 、 两点光的强度变化情况是（    ） A. 、 均不变 B. 、 均有变化 C. 不变， 有变化 D. 有变化， 不变 34 .(多选)利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度 ，这一角度称为“旋光角”， 的值与糖溶液的浓度有关．将 的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示， 是自然光源， 、 是偏振片，转动 ，使到达 处的光最强，然后将被测样品 置于 、 之间，则下列说法中正确的是（    ） A.到达 处光的强度会明显减弱 B.到达 处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片 转动一个角度，使得 处光的强度最大，偏振片 转过的角度等于 D.将偏振片 转动一个角度，使得 处光的强度最大，偏振片 转过的角度等于 35 .有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从 B 端滚向 A 端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　） A.该魔术说明光是横波 B.该魔术对观众的观察角度有要求 C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术 D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求 学生总结     四、 课堂总结 五、 出门测 36 .1801年，英国物理学家托马斯·杨完成了著名的双缝干涉实验．如图所示为双缝干涉实验的原理图，单缝S 0 、屏上的 P0 点均位于双缝S 1 和S 2 的中垂线上．在双缝与屏之间充满折射率为 n 的均匀介质，屏上 P 点是 P0 点上方的第4条暗条纹的中心， P 点到 P0 点的距离为 x ．已知入射光在真空中的波长为 \lambda ，双缝与屏之间的距离为 L ，则双缝S1 和S 2 的距离为（    ） A. B. C. D. 37 .关于以下四幅图的说法正确的是（　　） A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a 光束在水珠中传播的速度一定小于 b 光束在水珠中传播的速度 B.图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 i 从 增大到 （不包括 ）过程中，始终有光线从 bb '面射出 C.图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离 L ，相邻两条亮条纹间的距离 将增大 D.图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 38 .大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅磅而著名，下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉，从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是（　　） A.闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象 B.闪蝶翅膀上下鳞片间的距离 d 近似等于蓝光在空气中的波长的二分之一的整数倍 C.闪蝶翅膀上下鳞片间的距离 d 近似等于蓝光在空气中的波长的四分之一的奇数倍 D.除蓝光外的其他色光，在大蓝闪蝶的翅膀上不发生干涉 学科网（北京）股份有限公司 $$ 10.波动光学 课前检测 【教法备注】 建议用时3-5分钟 1 .如图所示，一束白光通过三棱镜发生色散，、是其中的两束单色光，这两束光相比较（    ） A.在真空中，光的速度大 B.在真空中，光的波长大 C.水对光的折射率小 D.光从水中射向空气，光的临界角大 【答案】 B 【解析】 A选项：在真空中光速是一样的，故A错误； B选项：由光路图可知，经过三棱镜后，光偏折角度大，所以光频率大，由可知，光波长比光大，故B正确； C选项：光频率比光大，所以水对光的折射率大，故C错误； D选项：由临界角公式可知，光折射率大，所以从水中射向空气中时临界角小，故D错误． 故选B. 2 .光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（    ） A.内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射 D.内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 【答案】 A 【解析】 光导纤维中光在内芯与外套的界面上发生了全反射，发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大，故A正确，故选A． 故选A． 考情分析 【教法备注】  知识点 试卷 题号 分值 难度    光的干涉 2021年 浙江卷 16 2 中档 2021年 山东卷 7 3 较易 2022年 山东卷 10 4 中档 2021年 湖北卷 5 4 较易 2023年 全国甲卷 34 15 中档 2023年 江苏卷 6 4 较易  光的衍射 2023年 北京卷 2 3 较易 2022年 上海卷 3 3 较易 2022年 天津卷 7 5 较易 【教法备注】 光的干涉考频比衍射更高，涉及的知识点也更多，而光的偏振近四年高考基本没考，阶段考中会以选择题出现较多。 目标解读 【教法备注】  知识导图 课堂目标 了解杨氏双缝干涉实验，掌握光程差与条纹间距的计算及用双缝干涉测量光的波长的实验； 了解薄膜干涉、牛顿环、劈尖干涉、增透膜的原理； 了解光的衍射现象和常见的光的衍射图样特点； 了解光的偏振现象和应用，激光的产生和应用。 课程重难点 光的双缝干涉间距关系以及实验要点； 薄膜干涉以及衍射图像； 【教法备注】  一、光的干涉 （一）杨氏双缝干涉实验 1.光的干涉 两列光波在空间相遇时发生叠加 ，在某些区域总 加强 ，在另外一些区域总 减弱 ，且加强区和减弱区相互间隔，从而出现 明暗相间条纹的现象叫光的干涉现象； 2.干涉条件 两列光的  频率   相同，   振动方向   相同且   相位差   恒定； 能发生干涉的两列波称为 相干 波，两个光源称为 相干光源，相干光源通常可用同一束光分成两列而获得，称为分光法； 3.杨氏干涉实验法利用如图所示装置，让一束平行的单色光（例如激光）射到一个有两条狭缝和的挡板上，狭缝和相距很近（约），如果光是一种波，这样的两条狭缝即成为振动情况 <dotted> 总 </dotted> <dotted> 相 </dotted> <dotted> 同 </dotted> 的两个波源，两个波源发出来的光在挡板后面的空间相互 叠加 ，观察到的现象：光在一些位置相互 加强 ，在另一些位置相互 减弱 ，在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹；年，英国物理学家 托马斯杨 成功地观察到了光的干涉现象，证明了光的确是一种 波 。 （二）产生明暗条纹的条件 光波的干涉与机械波的干涉一样，也有 加强区 和 减弱区 ， 波峰 与 波峰 （ 波谷 与 波谷 ）相遇处为 加强区 ，对于光波来说加强区照射到光屏上出现 亮条纹 ； 波峰 与 波谷 相遇处为 减弱区 ，对于光波来说减弱区照射到光屏上为 暗条纹 ； 光的干涉只是光波能量的 重新分配 ，遵循 能量守恒 的原则，亮条纹处并不是光的干涉可以 产生 能量，而是按波的传播规律，到达该处的光能量比较 集中； 1.产生亮条纹的条件 屏上某点到两缝和的距离之差正好是半波长的 偶数 倍，即 时，，此时点位于屏上的 中心处 ，此处的条纹叫 中央亮纹 ；时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫 第一亮纹 ；时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫 第二亮纹…… 2.产生暗条纹的条件 屏上某点到两缝和的距离之差正好是半波长的 奇数 倍，即 时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫 第一暗纹 ；时，屏上关于中心对称有 两 处，此处的条纹叫第二暗纹…… （三）条纹间距与波长的关系 1.条纹间距如图，波长为的单色光照射到双缝上，两缝的距离为，双缝到屏的距离 为，设屏上一点到两缝的距离分别为、，在线段上作，则 ，由 于两缝之间的距离远远小于 缝到屏的距离，所以能够认为是 直角 三角形，由三角函数的关系有另一方面消去，有 当两列波的路程差为波长的 整数 倍，即时出现亮条纹，也就是说，亮条纹中心的位置为，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是     ，根据这个关系式可以测出 波长 ； 【教法备注】 注意这个结论是一个近似结论，要保 证 两缝 之间的距 离远远小于 缝到屏 的距离 2.单色光的干涉图样 ①中央出现的总为亮 纹，两边则为明暗相间的条纹，两相邻亮纹（或暗纹）间的距离 相等 ； ②单色光波长越长，条纹间距越   大   ，因此，比较相邻亮（暗）纹的间距，红光的最 大 ，紫光的最 小 ；3.白光的干涉图样 若用白光作为光源，则干涉条纹是彩色 条纹，且中央亮条纹是 白色 的； ①从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成 明暗相间 的条纹，各种色光都在屏中央形成 亮 条纹，从而复合成 白色亮 条纹； ②两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距最大，紫光的亮条纹间距最小，同一级亮条纹“ 内紫外红 ”，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了 彩色 干涉条纹； 经典例题 3 .如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为．则在这里出现的应是           （选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为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”）． 【答案】 暗条纹变宽 【解析】 方法一：根据产生明条纹或暗条纹的条件就是看光程差是否为波长整数倍，若是则为明条纹．，所以为暗条纹．根据可知，在波长变大的情况下，其他条件不变，条纹间距会变宽 ． 方法二：屏上点距双缝和的路程差为，则，为奇数，在点出现暗条纹． 根据知，波长变大，则条纹间距变宽． 故答案为：暗条纹，变宽． 4 .(多选)如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，双缝、之间的距离是， P为光屏，双缝到屏的距离为1.2m。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。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 【答案】 ABD 【解析】 A．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为正确选项；B．根据双缝干涉的各条纹距离可知，增大双缝到屏的距离，将变大，故B为正确选项；C．由可知，增大双缝的距离 d，将变小，故C为错误选项；D．绿色换用红光照射，即光的波长变长，由知将变大，故D为正确选项；故答案为ABD。 知识点总结 注意： 在两束光的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹；某些区域的光被减弱，出现暗纹；且加强区域和减弱区域相互间隔的现象叫做光的干涉现象． 干涉的条件： 两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同． 巩固练习 5 .(多选)关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是 (　　) A.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹 B.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍 C.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍 D.用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍 【答案】 ABD 【解析】 A．同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，故A为正确选项；BC．光程差为 Δ r＝ kλ( k＝0、1、2、3……) 此时，为明纹，故B为正确选项、C为错误选项；D．光程差为 Δ r＝λ( k＝0、1、2、3……) 此时，为暗条纹，故D为正确选项。故答案为ABD。 6 .(多选) 双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝 S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 S1和 S2与单缝 S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上 O点距双缝 S1和 S2的距离相等， P点是距 O点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是（　　） A. O点是红光的亮条纹 B.红光的第一条亮条纹在 P点的上方 C. O点不是蓝光的亮条纹 D.蓝光的第一条亮条纹在 P点的上方 【答案】 AB 【解析】 AC． O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光， O点均为亮条纹，故A为正确选项，C为错误选项；B．由可知，红光的波长比绿光的大，条纹间距也比绿光大，因此，红光的第一条亮条纹在 P点的上方，故B为正确选项；D．同理，蓝光的波长比绿光的小，蓝光的第一条亮条纹在 P点的下方，故D为错误选项。故答案为AB。 7 .某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，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（　　） A.增大光源到单缝的距离 B.增大双缝之间的距离 C.增大双缝到光屏之间的距离 D.换用频率更高的单色光源 【答案】 C 【解析】 BCD．通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度表达式有 因此可能使缝屏距 l变大了，双缝间距 d减小了，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项BD为错误选项；选项C为正确选项；A．条纹间距与光源到单缝的距离无关，故选项A为错误选项。故答案为C。 8 .如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝、距离相等，则屏上中央亮条纹位于图中O处。现将光源S向上移动到示意图中的位置，则（    ） A.中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变 B.中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变 C.中央亮条纹向下移动，且条纹间距减小 D.中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大 【答案】 A 【解析】 在双缝干涉实验中，若把单色光源S从双缝、的中心对称轴位置稍微向上移动，通过双缝、的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过、到S的路程差仍等于0。由于 中央亮纹的位置略向下移，根据公式 可知条纹间距不变。 故答案为A。 变式训练 9 .1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃利镜实验）。如图为洛埃利镜实验的原理图， S为单色光源，M为平面镜，光源 S到平面镜的距离和到屏的垂直距离分别为 a和 L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹，则相邻的两条亮纹间距离为（        ） A. B. C. D. 【答案】 C 【解析】 分析图片可以知，在光屏上形成干涉条纹可等效为双缝干涉条纹，根据双缝干涉条纹间距公式可得 故答案为C。 学生总结     真题演练 10 .科学家获得单色性很好的两种光、，已知这两种光的频率，则它们通过相同距离时间          （选填“”或“”）．现使两种光分别通过双缝打到光屏上，则           光会产生更宽的光带（选填“”或“”）． 【答案】 【解析】 光、在真空中传播速度相等，由知它们通过相同距离所用时间相等，即． 根据，由知． 由双缝干涉条纹间距公式知，则，所以使两种光分别通过双缝打到光屏上，光会产生更宽的光带． 故答案为：，． （四）实验：用双缝干涉测量光的波长 1.实验原理①若双缝到屏的距离用表示，双缝间的距离用表示，相邻两条亮条纹间的距离用表示，则入射光的波长     ，实验中是已知的，测出即可测出 光的波长； ②干涉图样的获得 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生 稳定的干涉图样 ，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果是白光通过双缝，可以观察到 彩色 条纹； 2.实验器材 光具座、单缝片、双缝片、滤光片（红、绿色各一片），遮光筒，光源，测量头； 3.测量头的构造及使用 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐某亮条纹 的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐 另一条相邻的亮条纹 的中心时，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就是相邻条纹间的距离，即； 实际测量中，很小，直接测量时相对误差 较大 ，通常测出条亮条纹间的距离，然后推算相邻两条纹间的距离     ； 4.实验步骤①按如图所示安装仪器； ②将 光源中心 、 单缝中心 、 双缝中心 调节在遮光筒的 中心轴线 上； ③使光源发光，在光源和单缝之间加 红（或绿）色滤光片 ，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹（彩色条纹）； ④加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻线对齐 某一条纹的中心 ，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐 另一条纹中心 ，记下此时手轮 读数 和移过分划板中心刻度线的 条纹数； ⑤将两次手轮的读数相减，求出条亮纹间的距离，利用公式 算出条纹间距，然后利用公式 求出此单色光的波长（仪器中都已给出）； ⑥换用另一滤光片，重复步骤③、④，并求出相应的波长； 经典例题 11 .在《用双缝干涉测光的波长》实验中，为了测量红光的波长，将实验器材毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝、滤光片等光学元件按要求安装在光具座上，如图所示． ( 1 )将白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为、           、           、           、． A.、、 B.、、 C.、、 D.、、 ( 2 )实验中选用的双缝间距为，双缝到像屏的距离为，在像屏上得到的干涉图样如图1所示，分划板刻线在图1中、位置时，游标卡尺的读数分别为、，则入射的单色光波长的计算表达式为          ． ( 3 )分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图2所示，则其读数为           ． ( 4 )经测量，红光干涉条纹的相邻条纹间距为，绿光干涉条纹的相邻条纹间距为，则下列说法正确的是           ． A.一定大于 B.一定小于 C.若增大缝与光屏之间的距离，相邻条纹间距将变小 D.若增大缝与光屏之间的距离，测量出的光的波长将变大 ( 5 )下述现象中能够观察到的是           ． A.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 B.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 C.去掉滤光片后，在屏幕上可以观察到彩色干涉条纹 D.若在双缝中一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，则只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 【答案】 (1)B (2) (3) (4)A (5)C 【解析】 (1)为获得单色线光源，白色光源后面有滤光片、单缝、双缝、毛玻璃屏，故B正确，ACD错误； 故选B． (2)由图可知之间有个间距，两个明条纹的间距，根据，解得． (3)游标卡尺读数，由图可知副尺第二格子与主尺对齐，读数为． (4)A选项，B选项：根据，可知波长越大，越大，红光的波长较长，故，故A正确，B错误； C选项：增大双缝到屏的距离，即增大，相邻条纹间距离将变大，故C错误； D选项：增大，对应的两个明条纹的间距也会变大，不变，故D错误； 故选A． (5)A选项：改变单逢与双逢间的距离，干涉条纹间距不变，故A错误； B选项：由可知，将双逢间的距离增大时，干涉条纹间距变窄，故B正确； C选项：去掉滤光片后，干涉现象仍存在，为彩色条纹，故C正确； D选项：在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），由于绿光和红光的频率不同，则不能发生干涉，但屏上仍有光亮，故D错误； 故选C. 知识点总结 注意 单缝、双缝应相互平行 ，其中心大致位于遮光筒的 中心轴线 上，双缝到单缝距离应相等； 测双缝到屏的距离可用米尺测量多次取 平均值 ； 测量头的中心刻线要对应着亮（或暗）纹的中心，先测出条亮（或暗）纹中心间的距离，则相邻两条纹间的距离     ； 照在屏上的光很弱，主要是灯丝与单缝、双缝、测量头的中心与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是单缝与双缝不平行所致。 巩固练习 12 .某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： ( 1 )若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　） A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 ( 2 )若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长        。 ( 3 )某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为。则所测单色光波长为         (结果保留位有效数字)。 【答案】 (1)B (2) (3)630 【解析】 (1)解：若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为，为减小相邻亮条纹(暗条纹)间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B正确，ACD错误。 故选：B (2)解：第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离 则单色光的波长。 (3)解：双缝的间距，屏与双缝间的距离，第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，以及代入公式可得：。 13 .“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，已知双缝与屏的距离为，双缝间距为。 ( 1 )如图乙所示，移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数如图丙所示，        。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数为。 ( 2 )已知双缝与屏的距离为，双缝间距为。利用测量数据，计算出波长        。 ( 3 )对于某种单色光，为增加相邻亮纹间的距离，可采取         或         的方法。 【答案】 (1) (2)560 (3)增大减小 【解析】 (1)解：螺旋测微器的读数为。 (2)解：根据公式， 解得。 (3)解：根据知，为增加相邻亮纹间的距离，可采取减小双缝间距离，或增大双缝到屏的距离的方法。 学生总结     真题演练 14 .图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是           。(单选）A.旋转测量头           B.增大单缝与双缝间的距离           C.调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是            (单选）A.减小单缝与光源间的距离           B.减小单缝与双缝间的距离C.增大透镜与单缝间的距离           D.增大双缝与测量头间的距离 【答案】      C     D 【解析】 ①[1]若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故答案为C。②[2]根据 可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离 l，减小双缝的间距 d；故答案为D。 （五）光的干涉应用 薄膜干涉 薄膜前后两面反射 的光发生干涉，单色光照射在薄膜上形成明暗相间的条纹，白光照射在薄膜上形成 彩色条纹。 1.肥皂液膜干涉①竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面 薄 、下面 厚，从前后表面   反射   的光发生干涉，由于不同颜色的光的波长不同，对应亮条纹的位置不同，因此看起来是 彩色 的； ②在同一水平高度处，薄膜的厚度 相同，从前、后两个面反射的光路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此明暗相间的干涉条纹应为 水平 方向； ③观察到的是从 膜前、后两个面 反射回来的光，不是透过膜的光，眼睛与光源在膜的 同一侧； 2.劈尖干涉用干涉法检查平面，如图甲所示，两板之间形成一层 空气 膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的 上下表面 反射出两列光波，形成 干涉 条纹，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是 等距的 ；如果某处凹下去，则对应明纹（或暗纹） 提前 出现，如左图；如果某处凸起来，则对应条纹 延后出现，如右图； 3.牛顿环                                            牛顿环是典型的等厚薄膜干涉，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉，同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈   圆环   状，这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉； 4.增透膜与增反膜在光学仪器中，为了减少光在光学元件表面的反射损失，可以利用薄膜干涉来减少反射光，方法是在光学原件表面镀上介质薄膜，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的      ，这样膜的上表面与玻璃表面反射的光的路程差为，所以这两列光波相互 削弱 ，使反射光的强度 大大降低 ，根据能量守恒，此时透射光的能量就 增强 了； 入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的单色光都发生干涉削弱，由于人眼对绿光最为敏感，一般增透膜的厚度能做到使 绿光 垂直射入时完全抵消，这时红光和紫光没有明显削弱，所以有增透膜的光学镜头呈现淡紫色。 相 反 若 当光程差是时，反射光干涉后强度 增强 ，反射 增强 ，即增反膜。 经典例题 15 .如图所示为观察白光薄膜干涉的演示实验，观察者可以观测到肥皂膜上有明暗相间的彩色条纹． ( 1 )为了更好地观察干涉条纹，光源应该在           ． A.观察者侧 B.观察者的对面侧 ( 2 )下列对实验结论的说法正确的是           ．（单选） A.旋转铁丝圈，观察者看到的条纹将跟着旋转 B.本实验的条纹形成的原理和平面镜成像原理是一样的 C.若发现条纹是等间距的，说明肥皂膜是等厚的 D.若发现条纹是上疏下密的，说明肥皂膜从上往下变厚是越来越快的 【答案】 (1)A (2)D 【解析】 (1)光源发出的光射入薄膜，薄膜的前后表面两列反射光发生干涉，形成干涉条纹，所以光源应与观察者在同侧．故答案为A． (2)A．旋转铁丝圈，薄膜从上到下各处的厚度不变，由干涉原理可知干涉条纹不会发生变化，A错误； B．本实验的条纹形成的原理是光的干涉形成的，平面镜成像原理是光的反射形成的，二者原理不同，B错误； CD．如果发现条纹是等间距的，可知肥皂膜的厚度从上到下均匀增加；同理，若发现条纹是上疏下密的，说明肥皂膜从上往下变厚是越来越快的，C错误，D正确． 故答案为D． 16 .劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示。 将单色红光从上方射入，俯视可以看到图乙的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，下列说法中正确的是（        ） A.图乙中条纹弯曲处表明被检查的平面在此处是凹的 B.若用单色紫光从上方射入，条纹变疏 C.若装置中抽去一张纸片，条纹变密 D.若装置中抽去一张纸片，条纹向左移动 【答案】 A 【解析】 【详解】A．图乙中条纹弯曲处表明左侧空气膜厚度与右侧一致，说明此处是凹的，故A正确；B．从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为 Δ x=2 d 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差 Δ x=2 d= nλ 时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差，若把红光换成紫光，波长变短，相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变小，干涉条纹条纹间距变小，条纹变密，故B错误；CD．抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，干涉条纹条纹间距变大，条纹变疏，条纹向右移动，故CD错误。故选A。 知识点总结       光照射到薄膜上,被膜的前、后表面反射的两列光形成相干光。       ①劈形薄膜厚度均匀变化时,干涉条纹是与劈棱平行的明暗相间的直条纹,相邻条纹间距相等。       ②某处两反射光相遇时的路程差为该处薄膜厚度的倍,即 。       ③观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜的 同侧 。       ④白光发生薄膜干涉时形成的是 彩色 条纹。 巩固练习 17 .如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在图示的情况下（　　） A.从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间水平条纹 B.从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间竖直条纹 C.从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间水平条纹 D.从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间竖直条纹 【答案】 A 【解析】 【详解】肥皂薄膜前后表面的反射光在前表面发生叠加，所以在薄膜的右侧出现条纹，则应该从肥皂薄膜的右面观察；由于各种色光的波长不一样，所以在薄膜的右侧出现黄黑相间的条纹。因为路程差即（膜的厚度的两倍）是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，路程差是半波长的奇数倍，振动减弱，为暗条纹。所以出现亮条纹时，膜的厚度相同，则条纹水平排列。故选A。 18 .(多选)甲图为用干涉法检查平面平整程度装置，乙图为俯视装置看到的薄膜干涉条纹，下列说法正确的是（    ） 　　 A.利用了标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光形成的薄膜干涉图样 B.条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凹下的 C.条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凸起的 D.若仅增加板间薄片的厚度，干涉条纹将变稀疏 【答案】 AC 【解析】 A选项：薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，故图乙的条纹是标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光干涉形成的，故A正确； BC选项：薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜厚度相同，如果干涉条纹向空气膜较薄的一侧弯曲，则该处是凹的；如果干涉条纹向空气膜较厚的一侧弯曲，则该处是凸起的，故B错误；故C正确； D选项：由可知，仅增加薄片的厚度即增大，将减小，即干涉条纹将密集，故D错误. 故选AC． 19 .(多选)下列说法正确的是（　　） A.光学镜头增透膜利用了光的干涉现象，增透膜的厚度为入射光在膜中波长的 B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象 C.红光由空气进入水中，波长变短、频率不变 D.雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 E.在双缝干涉实验中只将入射光由绿光变为红光，条纹间距会变宽 【答案】 ACE 【解析】 A．增透膜是利用光的干涉原理制成的，当光程差为光在膜中波长的一半时，出现反射光减弱，减少光的反射损失，从而增加光的透射，则增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的，故A为正确选项；B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种色散现象，故B为错误选项；C．光从一种介质进入另一种介质时的频率不变；根据 红光由空气进入水中，波长变短，但颜色不变，故C为正确选项；D．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生的折射形成的，故D为错误选项；E．光的双缝干涉实验中，公式，条纹间距与光波长成正比，红光的波长比绿光长，则条纹间距变宽，故E为正确选项。故答案为ACE。 20 .凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径．把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，如图所示．这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的．从凸透镜中心向外，依次叫第1,2, 3,……级条纹．同一级亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度相同，并且两个相邻的亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度差相同。理论和实验均表明：光从折射率小的介质射向折射率大的介质时，反射光与入射光相比，有一个相位为 π突变（相当于反射光比入射光多走了半个波长）。因而，某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足:2 d= (2 k+1)/2，其中 k=0，1，2……。根据以上信息，结合光的干涉规律，判断下列说法中，正确的是（） A.凸透镜中心点应该是亮点 B.从凸透镜中心向外，圆环半径均匀增大 C.如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的同一级条纹半径变大 D.如果改用波长更短的单色光照射，观察到的同一级条纹半径变大 【答案】 C 【解析】 【详解】A．凸透镜中心点处的光对应的路程差为零，不是半波长的奇数倍，故不应该是亮点，选项A错误；B．因圆面是曲线而不是直线，则路程差不是均匀增加的，故从凸透镜中心向外，圆环半径不是均匀增大，而表现为越来越密集，选项B错误；C．换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知观察到的同一级圆环的半径变大，选项C正确；D．用波长更短的光照射，则出现亮条纹的这一厚度需向靠近中心，则圆环的半径变小，选项D错误；故选C。 学生总结     真题演练 21 .(多选)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　） A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形 B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C.肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动 【答案】 AB 【解析】 A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A为正确选项；B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B为正确选项；C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C为错误选项；D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D为错误选项。故答案为AB。 22 .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 【答案】 A 【解析】 由题知，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． 二、光的衍射 （一）光的衍射 1.定义 ①光离开直线 路径绕到孔或障碍物的 边缘，传播到了相当宽的地方的现象叫光的衍射现象； ②发生明显衍射现象的条件：当障碍物或小孔的尺寸跟光的   波长   相差不大，或者比波长 小时，会发生明显的衍射现象； 2.理解 ①衍射是波的特有的现象，一切波 均能发生衍射现象； ②光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有 明显不明显 之分，没有 发生不发生 之别； ③可见光的波长范围：～，因此光的衍射现象 不易 观察到； （二）三种衍射的比较 1.单缝衍射 ①现象 如图，点光源发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿 直线 传播，传播到光屏上的区域；若缝足够窄，则光的传播 不再沿 直线传播，而是传到几何阴影区，在区出现 亮暗相间的条纹 ，即发生 衍射 现象；②特点 中央条纹 亮而宽 ； 两侧亮条纹具有 对称 性，亮条纹宽度逐渐变 窄，亮度逐渐减弱； 波长一定时，单缝   窄  的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长   大   的中央条纹 宽 ，条纹间距 大 ； 白光的单缝衍射条纹是中央为 白色 亮条纹，两侧为 彩色 条纹，且外侧呈 红色 ，靠近白色亮条纹的内侧为 紫色 ； 2.圆孔衍射 ①现象 如图所示，当挡板上的圆孔较大时，光屏上出现图中甲所示的情形， 无 衍射现象发生；当挡板上的圆孔很小时，光屏上出现图中乙所示的衍射图样，出现 亮暗相间的圆环 ；②特点 单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度 大 ，外面是明暗相间的 不等距 的圆环，越向外，亮环亮度越 低 ； 白光的圆孔衍射图样中央亮圆为 白色 ，周围是 彩色 圆环； 3.障碍物的衍射 ①现象 各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清，若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑 ，这就是著名的泊松亮斑；   ②特点 形成泊松亮斑时，圆盘阴影的边缘是 模糊 的，在阴影外还有不等间距的 明暗相间 的圆环； 圆盘衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而 减小 ； 经典例题 23 .(多选)关于光在传播过程中所表现的现象，下列说法正确的是（　　） A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象 B.涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色的透色程度 C.夜间观看到天边星座的位置比实际位置偏高，这是光的折射现象 D.利用红外线进行遥感控制主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射 【答案】 CD 【解析】 A．雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，选项A为错误选项；B．涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是因为增透膜对淡紫色光的透射较少，有一部分反射的紫光，选项B为错误选项；C．夜间观看到天边星座的位置比实际位置高，这是光的折射现象，选项C为正确选项；D．波长越长，越容易发生衍射现象；利用红外线进行遥感是因为红外线的波长大，容易发生衍射，选项D为正确选项。故答案为CD。 24 .某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的如下图所示，下列说法正确的是（　　）    A.水波通过狭缝后波长变短 B.这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象 C.此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显 D.此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显 【答案】 D 【解析】 【详解】A．水波通过狭缝后波长不变，选项A错误；B．这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象，选项B错误；CD．该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显，选项C错误，D正确。故选D。 25 .在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（　　） A.甲是双缝干涉图样、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 B.乙是单缝衍射图样、丙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样 C.甲是双缝干涉图样、丁是小圆孔衍射图样 D.乙是双缝干涉图样、丙是小圆孔衍射图样 【答案】 A 【解析】 【详解】衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双方干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板，故A正确，BCD错误。故选A。 知识点总结 干涉和衍射的比较 衍射条纹的产生，实质上是光波发生干涉的结果，即相干波叠加的结果，当光源发出的光照射到缝、孔或障碍物时，缝孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源，这些点光源是相干光源，发出的光发生干涉，形成明暗相间的条纹：   单缝衍射 双缝干涉 不同点 产生 条件 只要狭缝足够 窄 ，任何光都能发生 频率、振动方向 相同 、相位差 恒定 的两列光波相遇叠加 条纹 宽度 各亮（暗）条纹宽度 不等 ，中央最 宽 各亮（暗）条纹宽度 相等 条纹 间距 条纹间距 不等 ，越靠外条纹间距越 小 各相邻亮（暗）条纹间距 相等 亮度 中央条纹最亮，向两边亮条纹逐渐 变暗 亮条纹的亮度基本 相等 相同点 成因 都有 明暗相间 的条纹，条纹都是光波叠加时 加强 或者 削弱 的结果 意义 圆孔衍射与圆盘衍射的比较 相同点：均是明暗相间 的圆形条纹， 中心 均有亮斑． 不同点：圆孔衍射图样中心亮斑较 大 ，而圆盘衍射（泊松亮斑）较 小 ． 巩固练习 26 .某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是（        ）    A.单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小 B.单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小 C.用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为绿光，中央亮纹宽度更大 D.用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现黑白相间条纹 【答案】 A 【解析】 【详解】AB．双缝干涉条纹的特征是等宽等亮度，单缝衍射条纹的特征是中央条纹最宽，向两侧越来越窄，中央条纹最亮，向两侧越来越暗，所以该图片是单缝衍射实验的条纹。又因为单缝越窄条纹越宽，所以甲图中单缝的宽度小，A正确，B错误；C．波长越大，中央条纹越宽，所以用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为绿光，波长变小，中央亮纹宽度更小，C错误；D．用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现彩色条纹，D错误。故选A。 27 .用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、紫光分别做单缝衍射实验，得到的图样如图所示(黑色部分表示亮纹)，则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　） A.红、黄、蓝、紫 B.红、紫、蓝、黄 C.蓝、紫、红、黄 D.蓝、黄、红、紫 【答案】 B 【解析】 解：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故从左边向右边，是双缝干涉现象、是单缝衍射现象、是双缝干涉现象、是单缝衍射现象， 根据双缝干涉条纹间距可知波长越大，越大，故左边第一个是红光，第三个是蓝光。 单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故左边第二个是紫光，第四个是黄光。 故从左向右依次：是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和黄光(单缝衍射)，故B正确，ACD错误。 故选：B。 28 .如图所示的图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样（    ） A. B. C. D. 【答案】 B 【解析】 波松亮斑是指光遇到障碍物后留下影子，按照常识影子应该是全黑的，但是由于衍射的存在，影子正中心会出现一个亮斑．当然，影子的外围也会有衍射图样． 故选B． 29 .(多选)用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法中正确的是（　　） A.这个实验用事实证明了光具有波动性 B.圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C.圆孔变小，中央亮斑的亮度反而变大 D.不同波长的光对应衍射图样完全相同 【答案】 AB 【解析】 B．圆孔变小，衍射现象更明显，即衍射图样的范围反而变大，故B为正确选项；C．圆孔变小时，光透过的能量会变小，而中央亮斑面积会变大，所以亮度会变暗，故C为错误选项；D．用不同波长的光做实验，衍射图样不完全相同，相同孔径时，波长越长，则亮斑会越大，故D为错误选项；A．衍射实验证实了光具有波动性，故A为正确选项。故答案为AB。 学生总结     真题演练 30 .渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为，若探测器发出频率为的声波，下列说法正确的是（        ） A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中，波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 【答案】 B 【解析】 AD．根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故AD错误； B．声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确； C．根据波长的计算公式可得 当遇到尺寸约的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误； 故选B． 三、光的偏振 （一）光的偏振 1.狭缝对横波、纵波的影响 如果在波的传播方向上放一带狭缝的木板，不管狭缝方向如何，纵波都能自由通过狭缝 ；对横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向 相同 时，横波才能毫无阻碍地通过狭缝；当狭缝的方向与质点的振动方向 垂直 时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫作横波的 偏振 ；偏振现象是   横波   所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是 横波还是纵波 ，光的偏振现象说明光波是一种 横波 ； 2.自然光与偏振光 ①自然光 从普通光源直接发出的光是无数振动方向不同的偏振光 的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏向哪一个方向，这种沿着各个方向振动的光的强度都 相同 的光叫自然光； ②偏振片 偏振片是由特殊材料制成的，其“狭缝”用肉眼不能看见，它只允许振动方向与狭缝平行的光波通过，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，如图所示，普通光源发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮的，说明有光透过了偏振片，若转动偏振片，光屏上亮度 不变 ，说明透过偏振片的光的强度不变，由此可知，自然光沿着各个方向振动的光的强度都 相同 ；③偏振光 只沿着 一个特定的方向振动 的光叫偏振光，如经过偏振片后的自然光，若偏振光再经过一个偏振片后，情况会怎样呢？如图甲所示，当两偏振片的狭缝平行时，光屏上 仍有亮光 ，当两偏振片的狭缝相互垂直时，透射出的光的强度 几乎为零 ，光屏上是 暗的 ，如图乙所示； （二）偏振现象的应用 1. 照相机镜头前的偏振光片 在拍摄水中或者玻璃柜中的物品时，在镜头前装一片偏振滤光片，使透射方向和水面/玻璃表面的反射光的偏振方向垂直，可以减弱反射光的干扰； 2. 电子表的液晶显示屏 两块透振方向互相垂直的偏振片中插进液晶盒； 3. 3D电影眼镜 用偏光片制成，屏幕输出的光信号同时送往眼镜，左右眼镜可以通过不同的偏振光，通过眼镜的过滤，把分离左右影像后送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成让人感受3D立体感； 4.在汽车挡风玻璃上的应用 夜晚行车时，车灯眩光的消除用的就是光的偏振原理。 【教法备注】 记住即可 经典例题 31 .对于以下的光学现象说法中正确的是（　　） A.图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝、间的距离 d，相邻亮条纹间距离将增大 B.图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短 C.图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D.图丁中的 P、 Q是偏振片，当 P固定不动，缓慢转动 Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 【答案】 C 【解析】 A．根据可知只增大两缝距离 d，相邻亮条纹间距离将减小，A为错误选项；B．分析图片可以知，上图的衍射现象比下图更明显，可知在狭缝宽度相同情况下，下图对应的光波长较短，B为错误选项；C．分析图片可以知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C为正确选项；D．缓慢转动 Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，表明光波是横波，D为错误选项。故答案为C。 知识点总结 获取偏振光的方法： ①让自然光通过偏振片； ② 自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是，反射光和折射光都是 偏振光 ，且偏振方向 相互垂直 。 巩固练习 32 .(多选)有关偏振和偏振光的下列说法中，正确的有（　　） A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振 B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振 C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光 D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 【答案】 BD 【解析】 【详解】A．机械波中的横波能发生偏振，A错误；B．能发生偏振现象的波一定是横波，B正确；CD．由光源直接发出的自然光一般是非偏振光，但经过反射的光一般为偏振光，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，C错误，D正确。故选BD。【点睛】本题的易错点是知道光源发出的光是非偏振光，但不知道我们看到的大部分光都是经过了反射的，而反射光线一般为偏振光。 33 .如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片和，点位于、之间，点位于右侧，以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片，、两点光的强度变化情况是（    ） A.、均不变 B.、均有变化 C.不变，有变化 D.有变化，不变 【答案】 C 【解析】 以两偏振片的中心连线为轴旋转偏振片，点的光强不变；当两偏振片的偏振方向平行时点亮度最大，当偏振方向垂直时点的亮度最小，则点亮度有变化． 故选C. 34 .(多选)利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，这一角度称为“旋光角”，的值与糖溶液的浓度有关．将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，是自然光源，、是偏振片，转动，使到达处的光最强，然后将被测样品置于、之间，则下列说法中正确的是（    ） A.到达处光的强度会明显减弱 B.到达处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片转动一个角度，使得处光的强度最大，偏振片转过的角度等于 D.将偏振片转动一个角度，使得处光的强度最大，偏振片转过的角度等于 【答案】 ACD 【解析】 A．偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，所以到达处光的强度会明显减弱，故A正确； B．偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，所以到达处光的强度会明显减弱，故B错误； C．偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，所以到达处光的强度会明显减弱，将偏振片转动一个角度，使得处光的强度最大，偏振片转过的角度等于，故C正确； D．偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，所以到达处光的强度会明显减弱，将偏振片转动一个角度，使得处光的强度最大，偏振片转过的角度等于，故D正确． 故选ACD． 35 .有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从 B端滚向 A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　） A.该魔术说明光是横波 B.该魔术对观众的观察角度有要求 C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术 D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求 【答案】 A 【解析】 A．光的偏振现象说明光是横波，故A为正确选项；B．任何角度的光都会发生偏振现象，故不同角度的观众看到的现象相同，故对观察角度无要求，故B为错误选项；CD．偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域的放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，且部分重合，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一道墙，一片偏振片无法完成实验，故CD为错误选项。故答案为A。 学生总结     四、课堂总结 五、出门测 36 .1801年，英国物理学家托马斯·杨完成了著名的双缝干涉实验．如图所示为双缝干涉实验的原理图，单缝S 0、屏上的 P0点均位于双缝S 1和S 2的中垂线上．在双缝与屏之间充满折射率为 n的均匀介质，屏上 P点是 P0点上方的第4条暗条纹的中心， P点到 P0点的距离为 x．已知入射光在真空中的波长为 \lambda ，双缝与屏之间的距离为 L，则双缝S1和S 2的距离为（    ） A. B. C. D. 【答案】 A 【解析】 P点为第4条暗条纹的中心，设相邻暗条纹间距为，有 光在介质中的波长为，波速为，光在真空中速度为，根据光射入介质中频率不变，有 ，， 可得 根据公式 代入解得 故答案为A。 37 .关于以下四幅图的说法正确的是（　　） A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a光束在水珠中传播的速度一定小于 b光束在水珠中传播的速度 B.图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 i从增大到（不包括）过程中，始终有光线从 bb'面射出 C.图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离 L，相邻两条亮条纹间的距离将增大 D.图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 【答案】 B 【解析】 A．根据图甲中光进入水珠时，入射角相等， a光束的折射角大于 b光束的折射角，根据 可知， a光束的折射率小于 b光束的折射率，根据 可知， a光束在水珠中传播的速度一定大于 b光束在水珠中传播的速度，A为错误选项；B．图乙中，光从空气进入介质，由于两界面平行，则第一个界面的折射角等于第二个界面的入射角，根据光路可逆，不可能发生全反射，即当入射角 i从增大到（不包括）过程中，始终有光线从 bb'面射出，B为正确选项；C．图丙是双缝干涉示意图，根据 可知，若只减小屏到挡板间距离 L，相邻两条亮条纹间的距离将减小，C为错误选项；D．图丁中，干涉条纹弯曲位置是空气膜层厚度较小的区域提前出现了空气膜层厚度较厚区域的条纹，可知，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，D为错误选项。故答案为B。 38 .大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅磅而著名，下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉，从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是（　　） A.闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象 B.闪蝶翅膀上下鳞片间的距离 d近似等于蓝光在空气中的波长的二分之一的整数倍 C.闪蝶翅膀上下鳞片间的距离 d近似等于蓝光在空气中的波长的四分之一的奇数倍 D.除蓝光外的其他色光，在大蓝闪蝶的翅膀上不发生干涉 【答案】 B 【解析】 A．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的薄膜干涉现象，A为错误选项；BC．根据薄膜干涉的规律，干涉加强区域有 （ n=1，2，3…） 解得 n=1，2，3… B为正确选项，C为错误选项；D．大蓝闪蝶翅膀的鳞片上各个地方的厚度不确定是否满足其它色光的干涉条件，除蓝光外的其他色光，亦有可能在大蓝闪蝶的翅膀上发生干涉，D为错误选项。故答案为B。 学科网（北京）股份有限公司 $$