第13章 第2讲 光的波动性(基础落实课)（课件）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（江苏专版）

光的波动性(基础落实课) 第 2 讲 1 课前基础先行 2 逐点清(一)　光的干涉现象 CONTENTS 目录 4 课时跟踪检测 3 逐点清(二)　光的衍射、偏振现象 课前基础先行 一、光的干涉 光 的 干 涉 定义 在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现____条纹;某些区域相互减弱，出现____条纹，且加强区域和减弱区域相互_____的现象 条件 (1)两束光的频率_____ (2)相位差_____ (3)振动方向相同 亮 暗 间隔 相同 恒定 双 缝 干 涉 图样 特点 (1)单色光照射时形成明暗相间的_______的干涉条纹 (2)白光照射时，中央为_______条纹，其余为_____条纹 条纹间 距(Δx) 含义:相邻两条亮条纹(或暗条纹)中心之间的距离 公式:_________。注意各量的意义:λ为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝间距离 等间距 白色亮 彩色 Δx=λ 续表 薄 膜 干 涉 产生 机理 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)条纹所对应薄膜厚度_____ 应用 (1)利用薄膜干涉，可以检验工件平面是否平整 (2)可以作为光学镜头的增透膜 前后表面 相同 续表 二、光的衍射 1.明显衍射的条件 在障碍物或狭缝的尺寸与光的波长__________，甚至比光的波长还____的时候，衍射现象十分明显。 相差不多 小 2.三类常见衍射现象 衍射图样 图样特点解读 若为单色光，中央为亮且___的条纹，两侧为明暗相间的条纹，条纹间距______，且离中央亮条纹越远，亮条纹的亮度______，宽度______ 宽 不等 越弱 越小 若为单色光，中央是大且亮的_____亮斑，周围分布着明暗相间的________，且越靠外，圆形亮条纹的亮度_____，宽度越小;亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而_____ 当光照射到不透明的半径______的圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现______，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 圆形 同心圆环 越弱 减小 很小 亮斑 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，沿着某个_____的方向振动的光。 一切方向 特定 1.在双缝干涉实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同。 ( ) 2.厚度相同的薄膜也可以形成干涉现象。 ( ) 3.阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。 ( ) 4.光遇到障碍物时都能产生衍射现象。 ( ) 5.自然光是偏振光。 ( ) 微点判断 √ √ × √ × (人教选择性必修1P100T3·改编)在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7 m，如果用频率为6.0×1014 Hz的单色光照射双缝，则 (　 ) A.单色光的波长是2×10-7 m;P点出现暗条纹 B.单色光的波长是2×10-7 m;P点出现亮条纹 C.单色光的波长是5×10-7 m;P点出现暗条纹 D.单色光的波长是5×10-7 m;P点出现亮条纹 经典回练 √ 解析：根据光波的速度公式c=λf，则有λ== m=5×10-7 m，光的路程差跟光的波长之比为n===1.5，即光的路程差为光的半个波长的奇数倍，因此两束光在该点振动减弱，出现暗条纹，故C正确，A、B、D错误。  逐点清(一)　光的干涉现象 课 堂 √ 1.(2025·南通高三检测)如图所示是双缝干涉实验装置，用红色激光照射时，光屏上有明暗相间的条纹，则 (　 ) A.减小屏与双缝的距离，条纹间距变大 B.减小屏与双缝的距离，条纹间距不变 C.换成绿色激光，条纹间距变大 D.换成绿色激光，条纹间距变小 细作1　对光的双缝干涉的理解 解析：由相邻两条亮条纹(或暗条纹)中心间距公式Δx=λ，可知减小双缝到光屏的距离l，条纹间距Δx变小;将红色激光换成绿色激光，波长变短，条纹间距变小，故A、B、C错误，D正确。 2.(2023·江苏高考)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.倍　 　B.倍　 　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Δx=λ，由题图知Δx乙=2Δx甲，则d乙=d甲，故选B。 对双缝干涉的条纹间距的分析 据条纹间距公式:Δx=λ，可知:(1)对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大;(2)在入射光不变时，双缝到光屏的距离l越大、双缝间的距离d越小，干涉条纹的间距越大。 一点一过　 √ 3.在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波波长的1.5倍，P0为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波波长的2.5倍。则P0处和P1处将分别呈现 (　 ) A.亮条纹、暗条纹 B.亮条纹、亮条纹 C.暗条纹、亮条纹 D.暗条纹、暗条纹 细作2　双缝干涉中亮、暗条纹的判断 　 解析：光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波波长的1.5倍，S1、S2到P0处的光程一样，则光源S到P0处的光程差就等于光波波长的1.5倍，所以是暗条纹;光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波波长的2.5倍，则光源S到P1处的光程差等于光波波长，所以为亮条纹，故选C。 双缝干涉中亮、暗条纹的判断方法 (1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2-r1=kλ(k=0，1，2，…)时，光屏上出现亮条纹。 (2)光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0，1，2，…)时，光屏上出现暗条纹。 一点一过　 √ 4.(2025·山东淄博模拟预测)“冷光灯”照射物品时，能使被照物品处产生的热效应大大降低。这种灯是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示红外线在真空中的波长，n 为薄膜对红外线的折射率，不计半波损失，则所镀薄膜的厚度最小应为 (　 ) A.λ　 　B.λ C.λ D.λ 细作3　薄膜干涉的理解与应用 　 解析：当薄膜前后表面反射红外线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜前后表面反射红外线干涉后互相削弱，从而减少了反射光的能量，设λ'为红外线在薄膜中的波长，由题意可知λ'=(2k+1)=2d(k=0，1，2，3，…)，解得d=(2k+1)(k=0，1，2，3，…)，当k=0时，所镀薄膜的厚度最小，为dmin=，故选A。 5.(1)(人教选择性必修1P100T4)劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点: ①任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等; ②任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。 现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化? 提示：从空气膜上下表面反射的两列光是相干光，其光程差为空气膜厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时为亮条纹，则相邻亮条纹间空气膜的厚度差为λ，抽去一张纸后倾角变小，相同距离空气膜厚度变化减小，干涉条纹变疏。 (2)(2024·山东高考)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 √ 解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃上表面间距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的光程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格;不同的干涉条纹位置处光的光程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。故选C。 薄膜干涉的理解和应用 1.形成: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'分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 一点一过　 2.亮、暗条纹的判断 (1)两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ。在P1、P2处，Δr=nλ(n=1，2，3，…)，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=0，1，2，3，…)，薄膜上出现暗条纹。 3.应用:增透膜、检查平面的平整度。 逐点清(二)　光的衍射、偏振现象 课 堂 √ 1.如图所示，一束激光照射在单缝上，在缝后屏上得到明暗相间的条纹，下列说法中正确的是 (　 ) A.用激光作为光源主要是利用激光亮度高的特性 B.光屏上得到的是等间距的条纹 C.换用更窄的单缝，条纹变宽 D.换用频率更大的激光照射单缝，条纹变宽 细作1　对衍射现象的理解 　 解析：用激光作为光源主要是利用激光相干性好的特性,故A错误;激光通过单缝时发生了衍射,光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹,故B错误;当孔径或障碍物的尺寸小于波长或与波长相差不大时衍射现象更明显,因此当单缝变窄时,条纹将变宽,故C正确;换用频率更大的激光照射单缝,波长更短,条纹变窄,故D错误。 一点一过　 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小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。 √ 2.下面四幅图是某种单色光形成的干涉或衍射图样，其中与其他三幅表示不同类型的是 (　 ) 细作2　干涉、衍射图样的比较 解析：选项A是泊松亮斑，是光的衍射图样;选项B是光的双缝干涉图样，条纹间距相等;选项C是圆孔衍射图样;选项D是光的单缝衍射图样，中央亮条纹最宽，向外条纹变窄，间距变小。故选B。 3.小红利用图1所示的装置，观察红光的干涉、衍射现象，其中P是光学元件，且P到光屏的距离恒定，通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样。下列说法正确的是 (　 ) A.甲对应的P是双缝，双缝间距较大 B.乙对应的P是双缝，双缝间距较大 C.丙对应的P是单缝，缝的宽度较宽 D.丁对应的P是单缝，缝的宽度较窄 √ 解析：甲图样和乙图样的条纹都是平行等距的，则是干涉条纹，则甲和乙对应的P是双缝，根据Δx=λ可知，甲图样的条纹间距较小，则甲对应的双缝间距较大，选项A正确，B错误;丙图样和丁图样的条纹是平行不等距的，则为衍射条纹，则丙和丁对应的P是单缝，因丙图样的衍射现象较丁更明显，可知丙对应的单缝的宽度较窄，选项C、D错误。 一点一过　 单缝衍射与双缝干涉的比较   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 √ 4.透过偏振片观察手机屏幕上的字。随着偏振片的转动，画面出现明、暗交替的变化，则 (　 ) A.从手机屏幕出来的光是偏振光，光的振动方向与传播方向垂直 B.从手机屏幕出来的光是偏振光，光的振动方向与传播方向平行 C.从手机屏幕出来的光是自然光，光的振动方向与传播方向垂直 D.从手机屏幕出来的光是自然光，光的振动方向与传播方向平行 细作3　光的偏振 解析：随着偏振片的转动，画面出现明、暗交替的变化，说明从手机屏幕出来的光是偏振光，偏振光的振动方向与传播方向垂直，故A正确，B、C、D错误。 5.食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α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，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。以下说法中不正确的是 (　 ) A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α √ 解析：开始时A、B的透振方向相同，将被测样品P置于A、B之间后，S发出的光经A起偏再经过样品后，振动方向转过了α角，从而与B的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误;为使O处光强度最强，可以将B转过一定的角度，使B的透振方向与光经过A和P后的振动方向相同，则B转过的角度应等于α，故C正确;为使O处光强度最强，也可以将A转过一定的角度，使光经过A和P后的振动方向与开始时B的透振方向相同，则A转过的角度应等于α，故D正确。 一点一过　 光的偏振的理解与应用 (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 自然光通过起偏器后的光 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 (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。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.(2025·海安高三调研)照相机的镜头表面镀有一层薄膜，增加光的透射，使照相效果更好，这是利用了光的 (　 ) A.偏振 B.衍射 C.干涉 D.全反射 解析：照相机的镜头表面镀有一层薄膜，增加光的透射，使照相效果更好，这是利用了光的干涉，故选C。 √ 1 5 6 7 8 9 2.自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉条纹，而窗户玻璃的前后表面反射光则不能形成干涉条纹，这是由于经窗户玻璃前后表面反射的同种色光叠加时 (　 ) A.频率差不恒定 B.波长差不恒定 C.相位差不恒定 D.光速差不恒定 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：形成稳定干涉条纹的条件是频率相同、相位差相同、振动方向相同，依题意经玻璃窗的前后表面反射的同种色光叠加时频率不变且振动方向相同，所以不能形成干涉条纹的原因是相位差不恒定，故选C。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 3.下列光现象中属于衍射的是 (　 ) A.水中的气泡看起来特别明亮 B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带 C.在阳光照射下肥皂泡上出现彩色条纹 D.某彩色光照射圆盘后，在适当的位置，影的中心出现一个亮斑 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，故A错误;太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带，是光的折射现象，故B错误;肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹，太阳光经过肥皂泡内外膜的反射后叠加，从而出现彩色条纹，这是光的干涉，故C错误;圆盘衍射出现泊松亮斑，故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 4.(2024·江苏高考)用观看立体电影的特制眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，透过左镜片的图片明亮、右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°后，透过两镜片的图片 (　 ) A.均变明亮 B.均变灰暗 C.亮度均无变化 D.左镜片的变暗，右镜片的变亮 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 2 3 4 解析：用观看立体电影的特制眼镜去观看手机液晶屏幕上的图片，透过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗，说明左镜片的透振方向和光的偏振方向相同，右镜片的透振方向和光的偏振方向垂直。当手机屏幕旋转90°时，左镜片的透振方向与光的偏振方向垂直，则透过左镜片的图片变暗，右镜片的透振方向与光的偏振方向相同，则透过右镜片的图片变亮，故D正确，A、B、C错误。 1 5 6 7 8 9 2 3 4 √ 5.双缝干涉的实验装置如图所示，激光光源在铁架台的 上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器，光照 信息经计算机处理后在荧光屏上显示出来，下列说法中 正确的是 (　 ) A.用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光相干性高的特点 B.应在光源与双缝之间加一个单缝，实验才能成功 C.仅下移光源，干涉条纹间距减小 D.仅下移挡板，干涉条纹间距增大 1 5 6 7 8 9 解析：用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光相干性高的特点，故A正确;激光的相干性高，无须在光源与双缝之间加一个单缝，故B错误;根据相邻条纹间距公式Δx=λ，可知光源和双缝间距离不影响干涉条纹间距，仅下移挡板，双缝到光传感器的距离减小，干涉条纹间距减小，故C、D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 6.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 (　 ) 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：根据薄膜干涉的形成规律，若薄膜厚度d均匀变化时，会产生等间距的明暗相间的条纹，现在条纹间距不等，说明薄膜厚度d不是线性变化的， 故A、B错误;由于条纹间距变大，说明薄膜厚度d的变化渐缓，反映到d⁃x图像中即图像的斜率减小，故C错误，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 7.(2025·宿迁高三检测)如图所示，某兴趣小组用洛埃镜实验装置研究光的波长，S为红色光源，M为平面镜。在光屏上某区域出现了明暗相间的条纹，要使得条纹间距变大，下列措施可行的是 (　 ) A.将光屏向左移动 B.将平面镜向左平移 C.将光源S向下移动 D.将光源S换成绿色光源 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：光源到屏的距离l可以看作双缝到屏的距离，光源S与平面镜中虚像的间距2d可看作双缝的间距，根据双缝干涉相邻亮条纹间距公式有Δx= λ，将光屏向左移动，l减小，条纹间距变小，故A错误;将平面镜向左平移，l、d不变，条纹间距不变，故B错误;将光源S向下移动，d减小，条纹间距增大，故C正确;将光源S换成绿色光源，绿光的波长比红光的短，条纹间距变小，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 8.(2025·泰州高三检测)芯片制作的关键在于光刻机的技术突破，光刻机利用光源发出的紫外线将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体提高分辨率。若浸没液体的折射率为1.6，当不加液体时光刻胶的曝光波长为180 nm，则加上液体后 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 A.紫外线进入液体后光子能量增加 B.传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的 C.紫外线在液体中比在真空中更容易发生衍射，能提高分辨率 D.在液体中的曝光波长为112.5 nm 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：紫外线进入液体后频率不变，光子能量不变，A错误;设传播L距离，在真空中所需的时间t=，在液体中所需的时间t'===t，B错误;紫外线在液体中的波长为λ'== nm=112.5 nm，因波长变短，更不容易发生衍射，C错误，D正确 2 3 4 1 5 6 7 8 9 9.某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为Δx1与Δx2，当介质为矿泉水时，屏上P点处是P0上方的第4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，则 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 A.Δx2大于Δx1 B.该矿泉水的折射率为 C.当介质为矿泉水时，来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为 D.仅将S0水平向左移动的过程中，P点不能观察到亮条纹 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：根据双缝干涉相邻条纹间距的公式Δx=λ，当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距d与双缝与屏之间的距离L不变，所以Δx2小于Δx1，故A错误;设光在空气中的波长为λ，在矿泉水中的波长为λ'，依题意有Δx1=λ，Δx2=λ'，n===，联立可得该矿泉水的折射率为n=，故B错误; 2 3 4 1 5 6 7 8 9 P点处是P0上方的第4条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水中波长的4倍，则来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为t===，故C正确;将S0水平向左移动的过程中，光从P点到双缝的光程差不会改变，仍是光在矿泉水中波长的四倍，所以P点仍能观察到亮条纹，故D错误。 2 3 4 $$