第五讲 双缝干涉 讲义-2026届高三物理考前抢分突破微专题

第4讲 双缝干涉 1、双缝干涉 (1)双缝干涉 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间隔的现象，如图所示. 发生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定. 双缝干涉图样的特点： ①中央为亮条纹(中央距两缝的间距相等，两列光在此处叠加后相互加强)，两边是明暗相间的等间距的条纹； ②单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹； ③白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹. 双缝干涉原理图：如图所示. 相干光源的获取：采用“一分为二”的方法将同一列光通过两缝隙得到频率相同、相位差恒定的两列光波. 实验结论： ①如上图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1. 当Δr＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹； 当Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹. ②条纹间距公式为Δx＝λ，其中d为两缝间的距离，l为缝到屏的距离，λ为光的波长. 双缝间距与光波频率的对干涉图样的影响： ①双缝间距相同，波长越短(频率越高)的光波，干涉条纹间距越小，反之间距越大；②频率相同的光波，双缝间距越大，干涉条纹间距越小，反之间距越大，如下图所示. (2)干涉时的色散 白光是由多种色光组成的，利用白光做双缝干涉实验时，由于不同频率(波长)的单色光干涉产生的条纹间距不同，且波长越长、间距越大，因此各色光按照其波长有序排列，形成红、橙、黄、青、蓝、紫颜色渐变的光谱，如下图所示. 中央条纹为白色的原因： 中央位置即原理图中P点，P点距两缝隙的距离相等，故所有单色光通过两缝隙到达P点时的相位相同，两列光在P点叠加后加强，故产生该单色光的明条纹.所有单色光的明条纹叠加后形成白色光. 1．（25-26高三上·江苏苏州·期末）图a、b是波长分别为的两束单色光经过同一实验装置得到的图样，则（　　） A．a、b为干涉图样， B．a、b为干涉图样， C．a、b为衍射图样， D．a、b为衍射图样， 【答案】B 【详解】从图像上可以看出条纹间距相等，所以应该是干涉图样，并且a的条纹间距小于b的条纹间距；根据波长越长，干涉条纹间距越宽，可知，b对应光的波长较长。 故选B。 2．（25-26高三上·江苏南通·月考）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃用平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为一水平放置的平面镜。S发出的光一部分直接照在竖直光屏上，另一部分通过平面镜反射在光屏上，这样在屏上可以看到明暗相间的条纹。设光源S到平面镜和光屏的距离分别为a和l（），若将整套装置完全浸入折射率为n的某种透明溶液中，测得光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则装置浸没前光的波长为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设光在真空中的波长为，频率为，在溶液中的波长为，若将整套装置完全浸入折射率为n的透明溶液中，光的频率不变，根据， 解得光在该液体中的波长 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 联立，解得，故选B。 3．（25-26高三上·江苏镇江·开学考试）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验装置，实验中要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　） 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．换用更长的遮光筒 【答案】D 【详解】由双缝干涉条纹间距公式可知，减小单缝与光源间的距离，对条纹间距无影响；减小单缝与双缝间的距离，对条纹间距无影响；增大透镜与单缝间的距离，对条纹间距无影响；换用更长的遮光筒，双缝到屏的距离增大，条纹间距增大，故ABC错误，D正确。 故选D。 4．（2025·江苏常州·模拟预测）在完成“用双缝干涉测量光的波长”实验时。实验需测量的“相邻条纹间距”指的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】相邻条纹间距指相邻明条纹中心，或者相邻暗条纹中心之间的间距，可知，所给示意图中只有第四个选择项满足要求。 故选D。 5．（2025·江苏常州·二模）电子的双缝干涉实验曾被物理学家们评选为“十大最美物理实验”。如图所示，从相干电子辐射源射出的电子束经过两个靠得很近的双缝后，在显微镜的光屏上出现了干涉条纹。已知光屏上第3级亮纹到狭缝s1和s2的距离分别为l1和l2，电子的质量为m，真空中光速为c，普朗克常量为h，不考虑相对论效应。则从相干电子辐射源射出的单个电子的（　　） A．物质波波长为 B．动量大小为 C．动能大小为 D．动能大小为 【答案】B 【详解】设跟电子对应物质波的波长为，对第3级亮纹有 其中，得 根据 可得对应的动量为 动能大小为 故选B。 6．（2025·江苏·模拟预测）1834年，洛埃利用平面镜得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）：为单色点光源，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。下列说法错误的是（　　） 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 【答案】A 【详解】CD．根据题意画出光路图 如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（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S与的距离为d，则 S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式 可得 则若，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变。由光的反射可知，反射光线向B移动，则条纹向B移动，所以CD正确，故CD不符合题意； AB．同理再次画出光路图有 沿OA向右略微平移平面镜，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，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，所以A错误，B正确，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 7．（2025·江苏南通·二模）1834年，洛埃利用平面镜同样得到杨氏双缝干涉的结果，装置如图所示，S为单色点光源。能使干涉条纹间距变大的操作是（　　） A．水平向左略微平移平面镜 B．水平向右略微平移平面镜 C．竖直向上略微平移平面镜 D．竖直向下略微平移平面镜 【答案】C 【详解】将本题中的干涉等效看成双缝干涉，如图所示 其中，根据 AB．可知水平向左略微平移平面镜或水平向右略微平移平面镜，对没有影响，故AB错误； CD．竖直向上略微平移平面镜，则减小，则变大；竖直向下略微平移平面镜，则增大，则变小，故C正确，D错误。 故选C。 8．（24-25高二上·山东泰安·期末）如图所示为双缝干涉实验装置的截面图，单色光源S到双缝、的距离相等，O是、连线中垂线与光屏的交点。介质为空气时，O点出现亮条纹。若将中垂线上方充满折射率为的介质，下方仍为折射率n=1的空气，则原本在O点处的亮条纹将会（    ） A．向上移动 B．向下移动 C．保持不变 D．无法判断 【答案】A 【详解】开始时两狭缝到O点的距离相等，即两狭缝到O点的距离是波长的倍数相等； 由于 光在的介质中传播时，频率不变，波速减小，故波长变短。则光屏上到狭缝S1和S2的距离等于波长倍数相等的位置上移，因此中央亮纹向上移动。 故选A。 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5讲 双缝干涉 1、双缝干涉 (1)双缝干涉 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间隔的现象，如图所示. 发生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定. 双缝干涉图样的特点： ①中央为亮条纹(中央距两缝的间距相等，两列光在此处叠加后相互加强)，两边是明暗相间的等间距的条纹； ②单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹； ③白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹. 双缝干涉原理图：如图所示. 相干光源的获取：采用“一分为二”的方法将同一列光通过两缝隙得到频率相同、相位差恒定的两列光波. 实验结论： ①如上图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1. 当Δr＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹； 当Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹. ②条纹间距公式为Δx＝λ，其中d为两缝间的距离，l为缝到屏的距离，λ为光的波长. 双缝间距与光波频率的对干涉图样的影响： ①双缝间距相同，波长越短(频率越高)的光波，干涉条纹间距越小，反之间距越大；②频率相同的光波，双缝间距越大，干涉条纹间距越小，反之间距越大，如下图所示. (2)干涉时的色散 白光是由多种色光组成的，利用白光做双缝干涉实验时，由于不同频率(波长)的单色光干涉产生的条纹间距不同，且波长越长、间距越大，因此各色光按照其波长有序排列，形成红、橙、黄、青、蓝、紫颜色渐变的光谱，如下图所示. 中央条纹为白色的原因： 中央位置即原理图中P点，P点距两缝隙的距离相等，故所有单色光通过两缝隙到达P点时的相位相同，两列光在P点叠加后加强，故产生该单色光的明条纹.所有单色光的明条纹叠加后形成白色光. 1．（25-26高三上·江苏苏州·期末）图a、b是波长分别为的两束单色光经过同一实验装置得到的图样，则（　　） A．a、b为干涉图样， B．a、b为干涉图样， C．a、b为衍射图样， D．a、b为衍射图样， 2．（25-26高三上·江苏南通·月考）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃用平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为一水平放置的平面镜。S发出的光一部分直接照在竖直光屏上，另一部分通过平面镜反射在光屏上，这样在屏上可以看到明暗相间的条纹。设光源S到平面镜和光屏的距离分别为a和l（），若将整套装置完全浸入折射率为n的某种透明溶液中，测得光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则装置浸没前光的波长为（　　） A． B． C． D． 3．（25-26高三上·江苏镇江·开学考试）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验装置，实验中要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　） 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．换用更长的遮光筒 4．（2025·江苏常州·模拟预测）在完成“用双缝干涉测量光的波长”实验时。实验需测量的“相邻条纹间距”指的是（　　） A． B． C． D． 5．（2025·江苏常州·二模）电子的双缝干涉实验曾被物理学家们评选为“十大最美物理实验”。如图所示，从相干电子辐射源射出的电子束经过两个靠得很近的双缝后，在显微镜的光屏上出现了干涉条纹。已知光屏上第3级亮纹到狭缝s1和s2的距离分别为l1和l2，电子的质量为m，真空中光速为c，普朗克常量为h，不考虑相对论效应。则从相干电子辐射源射出的单个电子的（　　） A．物质波波长为 B．动量大小为 C．动能大小为 D．动能大小为 6．（2025·江苏·模拟预测）1834年，洛埃利用平面镜得到了杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验）：为单色点光源，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。下列说法错误的是（　　） 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 7．（2025·江苏南通·二模）1834年，洛埃利用平面镜同样得到杨氏双缝干涉的结果，装置如图所示，S为单色点光源。能使干涉条纹间距变大的操作是（　　） A．水平向左略微平移平面镜 B．水平向右略微平移平面镜 C．竖直向上略微平移平面镜 D．竖直向下略微平移平面镜 8．（24-25高二上·山东泰安·期末）如图所示为双缝干涉实验装置的截面图，单色光源S到双缝、的距离相等，O是、连线中垂线与光屏的交点。介质为空气时，O点出现亮条纹。若将中垂线上方充满折射率为的介质，下方仍为折射率n=1的空气，则原本在O点处的亮条纹将会（    ） A．向上移动 B．向下移动 C．保持不变 D．无法判断 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $