第2讲 薄膜干涉 讲义-2026届高三物理考前抢分突破微专题

该高中物理高考复习讲义聚焦薄膜干涉核心考点，涵盖形成原理、结论及干涉法检查平面、增透膜、牛顿环等应用，按“原理分析-结论总结-应用拓展”逻辑架构知识体系。通过考点梳理、原理推导、真题专练等环节，帮助学生构建薄膜干涉问题的分析框架，突破条纹形成条件及应用难点，体现复习的系统性与针对性。 讲义突出科学思维与模型建构素养培养，如通过分析肥皂膜条纹疏密与楔形厚度的关系，引导学生建立薄膜厚度与干涉条纹的关联模型。设置分层练习（基础题到综合应用题），配合真题精讲，助力学生快速掌握条纹移动、间距变化等关键考点，有效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。

第2讲 薄膜干涉 1、薄膜干涉 如图甲所示的为灯焰在竖直放置的肥皂薄膜上形成的干涉图样. 形成原因：如图乙所示，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相干波，由于前后两列反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后互相加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后互相削弱，于是出现暗条纹. 原理分析：如下图所示，讨论薄膜厚度分别为λ、λ时的干涉现象，由图可知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. 结论： 当Δr＝nλ(n＝1,2,3…)时，薄膜上出现明条纹； 当Δr＝(n＝0,1,2,3…)时，薄膜上出现暗条纹. 特别提醒：①实际上肥皂薄膜前后表面的夹角没有那么大，入射光线从两表面反射后的传播方向几乎一致，所以能够叠加在一起，出现干涉现象；②薄膜前后两表面并不是平面，所以条纹并不是等距的. 2、薄膜干涉的应用 (1)干涉法检查平面 如图甲所示，将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射出的两列光波发生干涉，根据干涉条纹的形状来确定零件表面的平整度，如图乙所示，若干涉图样均匀，则说明零件表面平整. 原理分析：如图(a)所示，空气层上、下表面对应点的距离为d，则两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝2d，当Δr＝nλ(n＝1,2,3…)时，样板上出现明条纹；当Δr＝(n＝0,1,2,3…)时，样板上出现暗条纹. 问题一：如图(b)所示，当楔形角的角度增大，为保证相邻明条纹对应的空气层上表面的高度差Δh不变，明条纹间距Δx减小；反之明条纹间距增大. 问题二：如图(c)所示，当零件表面出现凸起，为保证两列光波的路程差Δr不变，则明条纹向楔形角外侧移动；反之明条纹向楔形角内侧移动. (2)镜片增透膜 在光学元件(透镜、镜头)的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的四分之一时，光波的路程差恰好等于半个波长，薄膜上、下表面相互抵消，起到减小反射光、增大透射光强度的作用. (3)牛顿环(牛顿首先发现) 凸透镜的弯曲表面是一个球面，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，如图(d)所示，让单色光从上方射入，可看到圆环环状的干涉条纹，且远离中心点处亮环的分布较密. 1．（2021·江苏·高考真题）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】如图所示    干涉加强时 根据几何关系 联立可得 根据几何关系可知为宽度随高度的变化率不变，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，则宽度随高度的变化率变大： AB．当如AB形状时，宽度随高度的变化率不变，薄膜干涉形成的彩色条纹为等间距条纹，故AB错误； CD．根据题意可知肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，可知宽度随高度的变化率变大，故C正确，D错误。 故选C。 2．（2025·江苏南京·模拟预测）如图所示，平凹透镜与一块平板玻璃接触，用单色光垂直透镜的平面向下照射，会观察到明暗相间的同心圆环，则下列说法正确的是（　  　） A．同心圆环主要的形成原理是光的折射 B．同心圆环外疏内密 C．下表面半径R越大（越平坦），圆环越稀疏 D．选择频率更小的单色光，圆环更密集 【答案】C 【详解】A．同心圆环主要的形成原理是光的干涉现象，故A错误； B．明暗相间的同心圆环是由透镜和玻璃板之间的空气膜上下两表面的反射光发生干涉后形成的，同一亮圆环（或暗圆环）处空气膜的厚度相等，相邻的两个明圆环处，空气膜的厚度差等于半个波长，离圆心越远的位置，空气膜的厚度减小的越快，则圆环越密，所以同心圆环内疏外密，故B错误； C．下表面的半径R越大，空气膜的厚度变化变慢，其形成的圆环比曲率半径小的透镜形成的圆环稀疏，故C正确； D．频率小，波长大，因此选择频率更小的单色光，对于同一干涉装置，形成的干涉条纹间距大，得到的圆环更稀疏。故D错误。 故选C。 3．（2025·江苏南京·模拟预测）如图甲所示，将一个平凸透镜放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方竖直向下射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是（　　） A．减小入射光的频率 B．增大入射光的光强 C．将平凸透镜缓慢地向上提起 D．将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹 【答案】A 【详解】牛顿环产生的原理是薄膜干涉：从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，光程差等于空气膜厚度的两倍。 A．减小入射光的频率导致光波长变长，因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹，波长整数倍变大相邻亮条纹距离将变大，同一级牛顿环的半径变大，故A正确； B．增大入射光的光强没有改变光程差，无法改变牛顿环的半径，故B错误； C．将平凸透镜缓慢地向上提起，空气薄膜厚度增加导致光程差增大，原明条纹需向更小半径处移动以满足光程条件，故C错误； D．将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹，水中光波长变短，波长整数倍变小，相邻亮条纹距离将变小，同一级牛顿环的半径变小，故D错误。 故选A 。 4．（2024·江苏·模拟预测）将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图甲所示，则（　　） A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为斥力 B．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为图乙梯形 C．上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹 D．将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹也会跟着转动90° 【答案】C 【详解】A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为引力，故A错误； B．铁丝圈竖直放置时，由于重力作用，膜的下部较厚、上部较薄，膜的纵截面如图所示，同一水平线上的膜厚度相同，在同一个干涉级次上，条纹分布上疏下密，故B错误； C．上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹，故C正确； D．将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，故D错误。 故选C。 5．（2024·江苏·模拟预测）某种光盘上刻有很多“凹槽”，它与“平面”相互间隔，其中一部分侧视图如图所示。一定宽度的激光束向下入射到光盘后，在“凹槽”“平面”发生反射，探测器探测到“凹槽”产生极小光强，“平面”产生极大光强，下列说法正确的是（　　） A．“凹槽”产生极小光强是由于激光发生了衍射 B．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同 C．激光在透明介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍 D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同 【答案】D 【详解】A．“凹槽”产生极小光强是由于由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，是干涉现象形成，故A错误； B．“凹槽”中有透明介质，光的速度小于真空中速度，“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度不相同，故B错误； C．由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，考虑到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍应该为激光束半波长的奇数倍，故C错误； D．“凹槽”反射光与“平面”反射光是同种类型的光，频率相同，故D正确。 故选D。 6．（2024·江苏苏州·三模）下列现象形成的原因与其它三项不同的是（　　） A．肥皂膜上的条纹 B．劈尖上的条纹 C．泊松亮斑 D．牛顿环 【答案】C 【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的；选项C为光绕过不透光的圆盘衍射形成的“泊松亮斑”。 故选C。 7．（2024·山东烟台·二模）如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意可知，当用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气薄膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，由牛顿环原理可知，干涉条纹宽窄的差异，则是空气薄膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄。即空气薄膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄。由本题空气薄膜的形状可知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度变化率越小，条纹间距越大，条纹越宽；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度变化率越大，条纹间距越小，条纹越窄。因此观察到的干涉条纹形状可能正确的是B。 故选B。 8．（2023·江苏·模拟预测）利用薄膜干涉原理可以测量金属丝直径，将矩形平行玻璃板AB放在水平标准工件上面，右侧垫有粗细均匀的金属丝构成楔形空气膜，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，测出相邻两条纹中心间距离为，金属丝与标准工件的接触点D到楔形顶端C点距离为L，如图所示，以下说法正确的是（　　）    A．条纹方向平行于CD B．金属丝的直径 C．当金属丝向右移动少许时，条纹宽度变小 D．在同一位置换用更粗的金属丝时，条纹宽度变小 【答案】D 【详解】A．根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，方向应垂直于CD方向，故A错误； B．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 当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，相邻两条纹对应劈尖厚度差为 由几何关系有 则 则 故B错误； C．当金属丝向右移动少许时，即L增大，则增大，条纹宽度增大，故C错误； D．在同一位置换用更粗的金属丝时，L不变，d增大，则减小，条纹宽度变小，故D正确。 故选D。 9．（2023·全国·模拟预测）如图，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间形成一个倾角很小的劈形空气薄膜，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）任意相邻明条纹中心位置或暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差恒定。由此可以判定在垂直水平面的入射光不变的情况下，相邻明条纹或暗条纹的间距与倾角（单位为rad）的关系图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设任意相邻明条纹或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 由于任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，又倾角很小，则有 可得 故选D。 10．（2022·江苏南通·二模）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片，当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹。则（　　） A．干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的 B．相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同 C．若抽去一张纸片，条纹变密 D．若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空气膜厚度仍相等 【答案】D 【详解】A．干涉条纹是由于a下表面和b上表面反射光叠加产生的，故A错误； BD．劈尖干涉条纹特点，任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相邻的明条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，故B错误，D正确； C．干涉条纹光程差 即光程差为空气层厚度的2倍，当满足 时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹间的空气厚度为，若抽去一张纸倾角减小，故亮条纹之间距离增大，因此干涉条纹变疏，故C错误。 故选D。 11．（2021·山东·高考真题）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． 【答案】D 【详解】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度 时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小。 故选D。 二、多选题 12．（22-23高二上·江苏南通·期中）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　） A． B．与直径相差越大，越大 C．轻压右端，若增大则有 D．与直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹 【答案】AC 【详解】A．设标准平面的玻璃晶之间的夹角为，由题可知，有 有空气薄膜干涉的条件可知 故A正确； B．由上述分析可知，与A直径相差越大，越大，越小，故B错误； C．轻压右端，若增大则有减小，说明，故C正确； D．当与直径相等时，为0，形不成图乙中的干涉条纹，故D错误。 故选AC。 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2讲 薄膜干涉 1、薄膜干涉 如图甲所示的为灯焰在竖直放置的肥皂薄膜上形成的干涉图样. 形成原因：如图乙所示，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相干波，由于前后两列反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后互相加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后互相削弱，于是出现暗条纹. 原理分析：如下图所示，讨论薄膜厚度分别为λ、λ时的干涉现象，由图可知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. 结论： 当Δr＝nλ(n＝1,2,3…)时，薄膜上出现明条纹； 当Δr＝(n＝0,1,2,3…)时，薄膜上出现暗条纹. 特别提醒：①实际上肥皂薄膜前后表面的夹角没有那么大，入射光线从两表面反射后的传播方向几乎一致，所以能够叠加在一起，出现干涉现象；②薄膜前后两表面并不是平面，所以条纹并不是等距的. 2、薄膜干涉的应用 (1)干涉法检查平面 如图甲所示，将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射出的两列光波发生干涉，根据干涉条纹的形状来确定零件表面的平整度，如图乙所示，若干涉图样均匀，则说明零件表面平整. 原理分析：如图(a)所示，空气层上、下表面对应点的距离为d，则两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝2d，当Δr＝nλ(n＝1,2,3…)时，样板上出现明条纹；当Δr＝(n＝0,1,2,3…)时，样板上出现暗条纹. 问题一：如图(b)所示，当楔形角的角度增大，为保证相邻明条纹对应的空气层上表面的高度差Δh不变，明条纹间距Δx减小；反之明条纹间距增大. 问题二：如图(c)所示，当零件表面出现凸起，为保证两列光波的路程差Δr不变，则明条纹向楔形角外侧移动；反之明条纹向楔形角内侧移动. (2)镜片增透膜 在光学元件(透镜、镜头)的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的四分之一时，光波的路程差恰好等于半个波长，薄膜上、下表面相互抵消，起到减小反射光、增大透射光强度的作用. (3)牛顿环(牛顿首先发现) 凸透镜的弯曲表面是一个球面，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，如图(d)所示，让单色光从上方射入，可看到圆环环状的干涉条纹，且远离中心点处亮环的分布较密. 1．（2021·江苏·高考真题）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（　　） A．   B．   C．   D．   2．（2025·江苏南京·模拟预测）如图所示，平凹透镜与一块平板玻璃接触，用单色光垂直透镜的平面向下照射，会观察到明暗相间的同心圆环，则下列说法正确的是（　  　） A．同心圆环主要的形成原理是光的折射 B．同心圆环外疏内密 C．下表面半径R越大（越平坦），圆环越稀疏 D．选择频率更小的单色光，圆环更密集 3．（2025·江苏南京·模拟预测）如图甲所示，将一个平凸透镜放置在另一个玻璃平面上，让单色光从上方竖直向下射入，这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置，下列做法中能使得同一级牛顿环的半径变大的是（　　） A．减小入射光的频率 B．增大入射光的光强 C．将平凸透镜缓慢地向上提起 D．将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹 4．（2024·江苏·模拟预测）将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图甲所示，则（　　） A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为斥力 B．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为图乙梯形 C．上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹 D．将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹也会跟着转动90° 5．（2024·江苏·模拟预测）某种光盘上刻有很多“凹槽”，它与“平面”相互间隔，其中一部分侧视图如图所示。一定宽度的激光束向下入射到光盘后，在“凹槽”“平面”发生反射，探测器探测到“凹槽”产生极小光强，“平面”产生极大光强，下列说法正确的是（　　） A．“凹槽”产生极小光强是由于激光发生了衍射 B．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同 C．激光在透明介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍 D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同 6．（2024·江苏苏州·三模）下列现象形成的原因与其它三项不同的是（　　） A．肥皂膜上的条纹 B．劈尖上的条纹 C．泊松亮斑 D．牛顿环 7．（2024·山东烟台·二模）如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（    ） A． B． C． D． 8．（2023·江苏·模拟预测）利用薄膜干涉原理可以测量金属丝直径，将矩形平行玻璃板AB放在水平标准工件上面，右侧垫有粗细均匀的金属丝构成楔形空气膜，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，测出相邻两条纹中心间距离为，金属丝与标准工件的接触点D到楔形顶端C点距离为L，如图所示，以下说法正确的是（　　）    A．条纹方向平行于CD B．金属丝的直径 C．当金属丝向右移动少许时，条纹宽度变小 D．在同一位置换用更粗的金属丝时，条纹宽度变小 9．（2023·全国·模拟预测）如图，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间形成一个倾角很小的劈形空气薄膜，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）任意相邻明条纹中心位置或暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差恒定。由此可以判定在垂直水平面的入射光不变的情况下，相邻明条纹或暗条纹的间距与倾角（单位为rad）的关系图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 10．（2022·江苏南通·二模）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片，当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹。则（　　） A．干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的 B．相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同 C．若抽去一张纸片，条纹变密 D．若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空气膜厚度仍相等 11．（2021·山东·高考真题）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． 二、多选题 12．（22-23高二上·江苏南通·期中）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　） A． B．与直径相差越大，越大 C．轻压右端，若增大则有 D．与直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $