第14章 第2讲 光的干涉、衍射和偏振(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理高考复习学案系统覆盖光的干涉、衍射和偏振三大核心考点，按“基础概念-条件规律-现象应用”架构组织知识，如干涉的双缝条纹公式、薄膜干涉原理，衍射的发生条件，偏振的光的横波本质，形成光的波动性认知网络。通过填空梳理、判断辨析等问题驱动，引导学生自主构建知识体系。 亮点在于诊断-应用-反思的自主学习闭环，开篇6道易错辨析题自测诊断，考点例题（如双缝条纹间距计算、薄膜干涉条纹分析）培养科学思维，真题演练（高考题改编）提升科学探究能力。助力学生自主定位薄弱点，教师可依学情精准指导，支持因材施教。

第2讲　光的干涉、衍射和偏振 光的干涉现象 1.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　　　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。 （2）条件：①两束光的频率　　　　；②相位差　　　　。 2.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。 （2）条纹间距Δx 公式：Δx＝　　　　　。λ为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝间距离。 3.薄膜干涉 利用薄膜（如肥皂液薄膜）　　　　表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜的厚度　　　　。 光的衍射现象 1.定义：指光在传播过程中，遇到障碍物或　　　　时，偏离　　　　传播路径而绕到障碍物　　　　传播的现象。 2.发生明显衍射的条件：在障碍物的尺寸与光的波长　　　　　　，甚至比光的波长还　　　的时候，衍射现象十分明显。 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。 3.偏振光的形成 （1）让自然光通过　　　　形成偏振光。 （2）让自然光在两种介质的界面发生反射和　　　　，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。 4.光的偏振现象说明光是一种　　　波。 1.频率不同的两列光波相遇也可能发生干涉。（　　） 2.在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。（　　） 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.泊松亮斑是光的衍射形成的。（　　） 5.光遇到障碍物时都能产生衍射现象。（　　） 6.自然光是偏振光。（　　） 　　 1.（2023·北京高考2题）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（　　） A.偏振现象 B.衍射现象 C.干涉现象 D.全反射现象 2.〔多选〕（人教版选择性必修第一册P107“练习与应用”T1、T2、T3改编）下列说法正确的是（　　） A.通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象 B.减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮条纹变窄 C.太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像 D.透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射 3.（人教版选择性必修第一册P100“练习与应用”T4改编）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，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。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点： （1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等； （2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。 现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（　　） A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失 4.（人教版选择性必修第一册P115“复习与提高”B组T4改编） 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（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为λ。那么相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式Δy＝　　　　。 考点一　光的干涉 双缝干涉 　双缝干涉中亮、暗条纹的判断方法 对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差： （1）r2－r1＝kλ（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现亮条纹； （2）r2－r1＝（2k＋1）（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现暗条纹。 注意 对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。 （2024·吉林高考4题）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.换用红色激光照射双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 尝试解答 在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2的路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的路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 尝试解答 薄膜干涉 　薄膜干涉的成因分析 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，叠加形成亮、暗相间条纹。 〔多选〕（2025·浙江台州市模拟）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90°，条纹也会跟着转动90° 尝试解答 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 尝试解答 增透膜问题 1.增透膜的原理：利用光的干涉现象来减少反射光的强度，从而增加透射光的强度。 当光照射到增透膜上时，会在膜的上表面和下表面分别发生反射，形成两束反射光。这两束反射光会相互干涉，当它们的光程差为半波长的奇数倍时，就会相互抵消，从而减少反射光的强度。同时，根据能量守恒定律，反射光的能量减少，透射光的能量就会增加，从而实现增透的效果。 2.应用：应用于光学仪器、眼镜、相机镜头等。 增透膜是一种表面镀层，它利用光的干涉原理减少反射光来增加光在表面的透过率。某同学的眼镜片镀有一层材料为氟化镁的增透膜，反射光呈现蓝紫色，已知绿光的频率为5.45×1014 Hz，其在真空中的传播速度为3×108 m/s，氟化镁对绿光的折射率为1.38，为增加绿光的透过率，该增透膜的最小厚度约为（　　） A.100 nm B.200 nm C.300 nm D.400 nm 尝试解答 考点二　光的衍射 1.单缝衍射与双缝干涉的特点比较 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，亮度基本相等 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 2.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 【练1】 〔多选〕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S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。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L，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S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹 【练2】 单色光分别入射到直径为da和db的圆孔，形成如图所示的图a和图b的图样，由图可知（　　） A.图a是衍射图像，da＜db B.图a是干涉图像，da＞db C.图b是衍射图像，da＜db D.图b是干涉图像，da＞db 【练3】 一束激光照在很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（　　） A.圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象 B.圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 C.圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 D.圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 考点三　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，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，光沿特定方向振 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。 【练4】 （2024·江苏高考2题）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 【练5】 〔多选〕如图所示，电灯S发射的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（　　） A.图中a光为偏振光 B.图中b光为偏振光 C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮 D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮 薄膜干涉的应用 　干涉法检查平面 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；若被检查平面是不平整的，则干涉条纹发生弯曲。 〔多选〕利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的左端垫薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时可观察到图乙或图丙所示的干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A.干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的 B.当稍向右移动图甲中的薄片时，条纹间距会变小 C.当换用频率更高的单色光照射时，条纹间距不变 D.图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的 尝试解答 （2024·山东高考4题）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 尝试解答 提示：完成课后作业　第十四章　第2讲 第2讲　光的干涉、衍射和偏振 【立足“四层”·夯基础】 基础知识梳理 知识点1 1.（1）亮　暗　间隔　（2）①相同　②恒定　2.（1）②白色　彩色　（2）λ　3.前后　相同 知识点2 1.小孔　直线　后面　2.相差不多　小 知识点3 1.一切方向　2.特定　3.（1）偏振片　（2）折射　4.横 易错易混辨析 1.×　2.×　3.×　4.√　5.√　6.× 双基落实筑牢 1.C　阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象，故选C。 2.AD　当缝的宽度或障碍物的尺寸与光的波长差不多或比波长小时，会发生明显的衍射现象，且缝的宽度或障碍物的尺寸越小，衍射现象越明显，故A、D正确；光的波长不变时，狭缝越窄衍射时中央亮条纹越宽，B错误；当三角形孔减小时，太阳光通过它先形成影，然后是小孔成像，当其尺寸与光的波长差不多时，会出现衍射图样，C错误。 3.A　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Δx＝2d，即光程差为空气层厚度的2倍。当光程差Δx＝nλ时此处表现为亮条纹，则相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ，如图所示，抽去一张纸后空气层的倾角变小，相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，即干涉条纹变疏，故A正确。 4.λ 解析：从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以SS'之间的距离为d，光源S到光屏的距离可以看作双缝到像屏距离l，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Δy＝λ，因为d＝2a，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离Δy＝λ。 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【例1】 A 相邻亮条纹中心间距公式Δx＝λ 换用更粗的头发丝，则双缝间距d增大 Δx变小 A正确 换用红色激光照射双缝，即光的波长λ增大 Δx变大 B错误 增大纸板与墙面的距离，即L增大 Δx变大 C错误 减小光源与纸板的距离 Δx不变 D错误 【例2】 C　光源S到缝S1、S2的路程差为实验用光波波长的1.5倍，S1、S2到光屏上P0处的路程差为0，则光源S发出的光分别经过S1、S2到光屏上P0处的路程差就等于实验用光波波长的1.5倍，即为实验用光波半波长的3倍，所以P0处呈现暗条纹；光屏上P1点到S2、S1的路程差为实验用光波波长的2.5倍，则光源S发出的光分别经过S2、S1到光屏上P1处的路程差等于实验用光波波长的2.5－1.5＝1倍，即为实验用光波半波长的2倍，所以P1处呈现亮条纹。故选C。 【例3】 AB　肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，肥皂膜上的条纹是来自肥皂膜前后表面的反射光形成的干涉条纹，B正确；若过肥皂膜最高和最低点的截面是梯形，则干涉条纹间距相等，而肥皂膜的干涉条纹间距上面宽、下面窄，则肥皂膜从上到下厚度增加得越来越快，过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形，A正确；肥皂膜从形成到破裂的过程中，液膜上面越来越薄，液膜下面越来越厚，则膜上同一位置来自前后表面反射光的路程差发生变化，故亮条纹和暗条纹的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力的作用，肥皂膜稳定后仍会上薄下厚，因此条纹并不会跟着转动90°，D错误。 【例4】 C　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缓，所以形成的同心圆环的间距增大，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球面，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。 【例5】 A　由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前、后两个表面上的反射光互相抵消。光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化，若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由n＝＝，得λ＝，解得增透膜厚度d＝λ＝＝1×10－7 m＝100 nm，故A正确。 考点二 【练1】 ACD　双缝干涉条纹是均匀的，所以图乙是双缝干涉条纹，但也发生了衍射现象，A正确；遮住一条狭缝，就只能观察到单缝衍射现象，狭缝宽度增大时，衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，B错误；照射两狭缝时，发生双缝干涉，根据Δx＝可知，当增加L时，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，C正确；通过双缝的两束光的相位相同，根据相干条件可知，｜S2P－S1P｜＝（2n＋1）（n＝0，1，2，…）时，P点一定是暗条纹，D正确。 【练2】 A　图a中出现的是明暗相间的圆环，是明显的衍射现象，孔的直径较小；图b出现圆形亮斑，没有明显的衍射现象是因为孔的直径较大，光沿直线传播，所以图a所对应的圆孔的直径小于图b所对应的圆孔的直径，即da＜db，故A正确，B、C、D错误。 【练3】 C　当用激光照射直径接近或小于激光的波长的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状条纹，这就是泊松亮斑，说明光线偏离原来的直线方向传播，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射现象形成的，泊松最初做本实验的目的是推翻光的波动性，而实验结果却证明了光的波动性，故A、B、D错误，C正确。 考点三 【练4】 D　立体眼镜的左、右两镜片为透振方向相互垂直的偏振片，开始时左镜片明亮、右镜片暗，则手机液晶屏幕发出的光的振动方向与左镜片的透振方向一致，手机屏幕旋转90°，其屏幕发出的光的振动方向与右镜片的透振方向一致，则左镜片变暗，右镜片变亮，D正确。 【练5】 BD　电灯直接发出的光为自然光，A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的光，则P点无光亮，将B转过90°时，偏振光的振动方向与B偏振片的透振方向平行，偏振光就能通过偏振片，在P处就可看到光亮，C错误，D正确。 【聚焦“素养”·提能力】 【典例1】 BD　干涉条纹是样板的下表面和被检查工件的上表面的反射光干涉形成的，A错误；如图a所示，样板与被检查平面的夹角为θ，当稍向右移动图甲中的薄片时，A、B两点之间的距离增大，根据Δx＝＝，θ增大，条纹间距Δx变小，B正确；根据Δx＝，当换用频率更高的单色光照射时，波长λ变短，条纹间距Δx变小，C错误；如图b所示，在A、B两点的光程差相等，经过A点的两列相干光产生的亮条纹与经过B点的两列相干光产生的亮条纹是同一条亮条纹，所以图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的，D正确。 　 【典例2】 C　单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面与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，光程差为两块平板玻璃距离的两倍，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，C正确。 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $