聚焦光的干涉现象的考查要点-《中学生数理化》高考理化2026年5月刊

阳学费军等臂中学生款理化 聚焦光的干涉现象的考查要点 ■黑龙江省大庆市教师发展学院 孙丽 光的干涉是指两束频率相同、振动方向 中心间距△x与波长入的关系。 相同、相位差恒定的光相遇，形成亮暗相间条 在PS,连线上截取PM=r1,因为d《 纹的现象。早在1801年，英国物理学家托马 I,PM=PS1,所以可以认为△S,SM是直 斯·杨成功完成了光的双缝干涉实验，用观 角三角形，且角0很小。在Rt△S1S:M中有 察到的实验现象证明了光具有波动性。我们 S,M=r-r1=dsin0,在Rt△OPP。中有 在日常生活中看到的肥皂膜常常是彩色的、 雨后公路上积水表面漂浮的油膜经常出现彩 x=1an9≈1sin0,因此△r=r-r,=d子。 色条纹，这些都是薄膜干涉现象。近些年来， 因为当△r=k入(k=0,士1，士2，…)时出现亮 各地各类考试对光的干涉现象的考查主要集 条纹，所以充条纹中心的位置坐标x=为合入 中在双缝干涉和薄膜干涉两个方面，同学们 要想顺利求解相关问题，就必须知道发生干 k=0,士1，士2，…)：因为当△，=2k+1 2 涉现象的条件、了解光发生干涉现象产生的 (k=0,士1，士2，…)时出现暗条纹，所以暗条 干涉条纹的特征、掌握干涉现象在科学技术 纹中心的位置坐标= 271(k=0,±1， 2k+1L 中的实际应用等。 考点一：双缝干涉 士2，…)。因此，相邻两条亮条纹或暗条纹的 1.知识储备：(1)接收屏上某处出现亮 中心间距△x= (暗)条纹的条件。 如图1所示，用波长为入的单色光照射 2.经典试题赏析。 间距为d的双缝S1、S:,假设双缝到接收屏 例1某校物理兴趣小组在做双缝干 的距离为(，接收屏上某点P到双缝的距离 涉实验的过程中，用波长为460nm的蓝色光 分别为r1和r:,则由双缝发出的两束光到P 和波长为690nm的红色光组成的复合光垂 点的路程差△r=r2一r1。若△r=k入(k=0, 直照射间距为0.6mm的双缝，已知双缝到 士1，士2，…)，则P点出现亮条纹；若△r= 接收屏的距离为0.6m,则下列说法中正确 2十1(k=0,士1，士2，…)，则P点出现暗 的是()。 2 A.蓝光与红光能发生干涉形成条纹呈 条纹。 现在接收屏上 B.蓝光形成的干涉条纹中相邻两条竞条 纹的中心间距比红光形成干涉条纹中相邻两 条亮条纹的中心间距大 C.距中央亮条纹中心1.38mm处蓝光 接收屏 和红光形成的亮条纹中心重叠 D.距中央亮条纹中心1.84mm处蓝光 图1 和红光形成的亮条纹中心重叠 (2)干涉条纹中相邻两条亮（暗）条纹的 解析：蓝光与红光的频率不同，不能发生 15 知识篇科学备考与策略 中学生数理化高中理化2026年3月 稳定干涉现象形成干涉条纹，选项A错误。 光源C 遮光简 接收屏A 因为单色光发生干涉现象形成的相邻两条亮 (暗)条纹的中心间距△x= d入，蓝光的波长 比红光的波长短，所以蓝光形成的干涉条纹 中相邻两条亮条纹的中心间距比红光形成干 图2 涉条纹中相邻两条竞条纹的中心间距小，选 ①接通电源使光源C正常工作，取下遮 项B错误。根据公式△x=可得，波长为 光简左侧的元件，调节光源C的高度，使光 束能直接沿遮光简轴线把接收屏A照亮； 460nm的蓝光形成的干涉条纹中相邻两条 ②在光具座上按照正确顺序放置各光学 0.6 完条纹的中心间距△x,一0.6×10×4.6× 元件，并使各光学元件的中心位于遮光简的 10-7=4.6×10-4m,波长为690nm的红光 轴线上，另外还需注意和； ③用米尺测得双缝B到接收屏A的距 形成的干涉条纹中相邻两条亮条纹的中心间 离l=0.90m; 距△x2= 0.6×10×6.9×10?=6.9× 0.6 ④用测量头测量数条竞条纹中心的间距 10·m。若蓝光和红光形成的干涉条纹中的亮 时，先将测量头的分划板中心刻线与某条竞 条纹中心重叠，则需△x1·m=△x2·n(m= 条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条 0,1,2,…:n=0,1,2,…)。当△x1·m= 纹，记下此时手轮上（如图3甲）的示数为 △x2·n=1.38mm时，m=3,n=2,m与n mm,再同方向转动测量头，使分划板中 均为正整数，选项C正确。当△x1·m= 心刻线与第7条亮条纹中心对齐，记下此时 △x2·n=1.84mm时，m=4,n=2.7,m为 手轮上（如图3乙）的示数为 mm,求得 正整数，n不为正整数，选项D错误。 相邻两条竞条纹的中心间距△x= mm 答案：C ,点评：本题重，点考查双缝千涉的原理与 干涉条纹的分布特点。发生稳定干涉现象的 前提条件是两束光的频率相同、振动方向相 同、相位差恒定，三者缺一不可，不同单色光 的频率不同，不能发生稳定的千涉现象。不 图3 同单色光产生的干涉条纹中相邻两条亮（暗） (3)利用上述测量结果，根据计算式入= 条纹的中心间距不同，同一单色光产生的干 ,求得所测蓝光的波长为nm。 涉条纹中某条亮条纹中心到中央亮条纹中心 解析：(1)在用双缝干涉测量蓝光波长的 的距离一定是相邻两条亮条纹中心间距的整 实验中，需要先获取蓝色的单色光，即在光源 数倍。 C之后应安装滤光片E:再获取线光源，即让 例2某实验小组将接收屏A、间距 蓝光经过单缝D:然后做双缝干涉实验获得 d=0.20mm的双缝B、光源C、单缝D和透 干涉条纹，即需要在单缝D后面安装双缝 蓝光的滤光片E等光学元件放在如图2所 B。因此，由左至右各光学元件的正确排序 示的光具座上，组装成双缝干涉实验装置，用 应为C、E、D、B、A。 以测量蓝光的波长。 (2)在实验操作步骤②中，还需注意使单 (1)将光源C放在光具座最左端，依次 缝D和双维B的间距在5cm一10cm范围 放置其他光学元件，由左至右各光学元件的 内，确保经过单缝D的光能够均匀照亮双缝 正确排序应为C、、A。 B,并使单缝D与双缝B相互平行，以便获得 (2)实验操作步骤如下： 稳定清晰的干涉条纹。 16 知器理程学备格军费臂中学生表理化 在实验操作步骤④中，则量头的读数规 (k=0,1,2,…),则薄膜上(P1、P,处)出现亮 则与螺旋测微器的读数规则相同，因此题图 条纹；若△=26十 -λ(k=0,1,2,…),则薄膜 甲中手轮上的示数为43.0×0.01mm= 2 0.430mm,题图乙中手轮上的示数为 上(Q处)出现暗条纹。 13.5mm+19.0×0.01mm=13.690mm, (2)在楔形空气薄膜干涉条纹中，决定相 因此相邻两条亮条纹的中心间距△x= 邻两条竞（暗）条纹中心间距△x的因素。 13.690-0.430 如图5甲所示（侧视图），将两块平板玻 7-1 mm=2.21 mma 璃叠放在一起，在其右端夹人一个垫片，在两 (3)根据△x= d入得所测蓝光的波长 玻璃表面之间将形成一顶角为日的楔形空气 薄膜，用波长为入的单色光垂直照射，在空气 ·4x=0.20×10 -×2.21×10-3m= 薄膜上下表面分别发生反射，形成相干光，将 0.90 会产生如图5乙所示的干涉条纹（从上往下 4.9×107m=490nm。 看)。从楔形空气薄膜顶点处开始数，设第k 答案：(1)E、D、B(2)②使单缝D和 条亮（暗）条纹对应的薄膜厚度为d,第k十1 双缝B的间距在5cm~10cm范围内使 条亮（暗）条纹对应的薄膜厚度为d:,则2d: 单缝D与双缝B相互平行④0.430（填 一2d,=入，相邻两条亮（暗）条纹的中心间距 0.429一0.431均可)13.690（填13.689 Ax=d:-d 13.691均可)2.21(3) -·△x490 tan 0 2tan 0 ,点评：本题主要考查双缝干涉实验的仪 器安装、实验步骤、注意事项和数据处理等。 明确实验原理，掌握干涉条纹中相邻两条亮 (暗)条纹的中心间距与光的波长之间的关 系，是顺利求解“用双缝干涉测量光的波长” 图5 实验相关问题的关键所在。 (3)如果楔形薄膜不是空气膜，而是折射 考点二：薄膜干涉 1.知识储备：(1)肥皂液膜某处出现亮 率为n的物质膜，那么只需将关系式△x= (暗)条纹的条件。 d,-d入 tan0一2tan9中的入换为入即可。 n 如图4所示，用波长为入的单色光照射 2.经典试题赏析。 肥皂液膜，在薄膜的前表面AA'和后表面 BB'分别发生反射，形成两束频率相同的光， 例3（多选题）工业生产中常利用薄 发生干涉现象，产生亮暗相间的干涉条纹。 膜干涉原理来检测精密零件表面的平整程 度。如图6所示，在待测零件表面上放一个 当单色光照射在厚度d不同的薄膜上时，前 标准透明样板，在其右端垫一个薄片，使样板 后两个表面的反射光的路程差等于对应位置 平面与被检查表面之间形成一个楔形空气薄 薄膜厚度的2倍，即△r=2d。若△r=k入 膜。用单色光从上面垂直照射，从样板上方 B 圆 向下观测时可以看到干涉条纹。如果待测零 件表面是平整的，那么干涉条纹就是一组平 单色光 样板 薄片 被检查表面 图4 图6 17 知识篇科学备考与策略 中学生数理化高中理化2026年5月 行的直线（如图7甲）。下列说法中正确的 膜的厚度，把左端二氧化硅薄膜腐蚀成如图 是( )d 8甲所示的劈尖，用波长入=690nm的单色 光从上方垂直照射，从上往下看形成的干涉 条纹如图8乙所示，观察到劈尖处为亮条纹， 斜面转为平面的棱MN处也为亮条纹，腐蚀 区内有7条暗条纹，已知二氧化硅的折射率 n=1.5。利用上述数据可以推算出二氧化硅 薄膜的厚度为( )。 图7 A.干涉条纹是由样板上下两个表面反 射的两束光发生干涉而形成的 M二氧化硅 M二氧化硅 B.在空气薄膜厚度相同的地方，发生干 硅片 硅片 涉的两束光的路程差相同，叠加时相互加强 甲 或削弱的情况也相同 图8 C.若干涉条纹发生如图7乙所示的弯 A.2415nm B.2070nm 曲，则表明待测季件表面对应位置向下凹 C.1840nm D.1610nm D.若干涉条纹发生如图7乙所示的弯 解析：因为劈尖处为第1条亮条纹，腐蚀 曲，则表明待测零件表面对应位置向上凸 区内有7条暗条纹，所以斜面转为平面的棱 解析：让标准透明样板平面和待测零件 MN处的亮条纹是第8条亮条纹。根据薄膜 表面之间形成楔形空气薄膜，采用薄膜干涉 干涉原理可知，二氧化硅薄膜的厚度等于第 原理检测待测零件表面的平整程度时，在空 1条亮条纹与第8条亮条纹对应的薄膜厚度 气薄膜的上下表面分别发生反射的两束光的 之差。设二氧化硅薄膜的厚度为d,根据公 频率相同，符合相干条件，发生干涉现象，选 tan 项A错误。楔形空气薄膜的厚度从左向右 式a-2。并将热为 依次增大，则两束反射光的路程差从左向右 d=81)入，解得d=1610nm。 2n 依次增大，在空气薄膜厚度d相等的地方，两 答案：D 束光的路程差均为2d,叠加时相互加强或削 点评：采用薄膜干涉原理进行精密零件 弱的情况是相同的，在同一条纹上，选项B正 检测在现代工业生产中有极为广泛的应用。 确。图7乙中的干涉条纹向左弯曲，说明该 分析与求解这类实际问题，关键是要依据题 处对应空气薄膜的厚度与距劈尖更近某处空 意构建物理模型，与所学理论知识建立联系。 气薄膜的厚度相同，即待测零件表面对应位 双缝干涉与薄膜干涉是两 置存在凹陷现象，选项C正确，D错误。 备考建议种常见的光的干涉现象，高考 答案：BC 对光的干涉的考查主要集中在对干涉原理的 点评：薄膜干涉条纹是等厚条纹，薄膜厚 理解、对于涉条纹分布特点的掌握、对干涉现 度相同处应对应同一条纹。待测零件的表面 象在实际情境中应用的关注等方面。因此， 若不平整，则会反映在干涉条纹发生弯曲。 同学们在复习备考的过程中，需要从教材内 根据薄膜干涉原理，观察薄膜干涉条纹的分 容入手，充分理解发生于涉现象的条件，定性 布情况，即可判断待测零件表面出现的凸凹 分析并定量研究干涉条纹的分布特点，牢固 情况。 掌握双缝干涉条纹中相邻两条亮（暗）条纹中 例4在半导体材料上涂覆二氧化硅 心间距与波长的关系式，并针对性训练灵活 (S):)是芯片制造中最基础且关键的工艺之 运用光的干涉相关理论知识分析与求解实际 一。 现要精确测定硅片上涂有的二氧化硅薄 问题的能力。 (责任编辑张巧) 18