第14章 第2讲 光的波动性(word教师用书)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义

第2讲　光的波动性

【学习目标】　1.知道双缝干涉和薄膜干涉，掌握形成明暗条纹的条件。2.知道光的衍射、偏振现象，掌握发生明显衍射的条件。

考点一　 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。

(2)条件：①两束光的频率相同；②振动方向相同；③相位差恒定。

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，中央为白色条纹，其余为彩色条纹。

(2)条纹间距公式：Δx＝λ。λ为照射光的波长，d为双缝间距，l为屏到双缝间的距离。

3.薄膜干涉

(1)定义：由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象。

(2)图样特点：同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹。

【正误辨析】

(1)频率不同的两列光波可能发生干涉。(×)

(2)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(×)

(3)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。(√)

(4)薄膜干涉中的相干光源是薄膜前后表面反射回来的光。(√)

1.双缝干涉的理解

(1)条纹间距公式：Δx＝λ，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)明暗条纹的判断

如图甲所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为Δr＝r2－r1。

①当Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)时，光屏上P'处出现明条纹。

②当Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，光屏上P'处出现暗条纹。

2.薄膜干涉的理解

(1)如图乙所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，上薄下厚。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。

(2)明暗条纹的判断

①在P1、P2处，从两个表面反射回来的光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)时，薄膜上出现明条纹。

②在Q处，从两个表面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，…)时，薄膜上出现暗条纹。

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(3)应用：干涉法检查平面的平整程度。如图丙所示，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；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。

双缝干涉的条纹分析

(多选)(2025·陕晋青宁卷·T9)在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为

0.5 mm，双缝到屏的距离为500 mm，则屏上(　　)

A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹

B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小

C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠

D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠

答案：BC

解析：蓝光与红光频率不同，不能发生干涉形成条纹，故A错误。根据干涉条纹间距公式Δx＝λ，蓝光的波长较短，可知蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小，故B正确。由公式Δx＝λ可得，蓝光的干涉条纹间距为Δx1＝4.4×10－4 m，红光的干涉条纹间距为Δx2＝6.6×10－4 m，要使蓝光和红光亮条纹中心重叠，可知Δx1·m＝Δx2·n，m＝0，1，2，…，n＝0，1，2，…，可知当Δx1·m＝Δx2·n＝1.32 mm时，满足条件；当Δx1·m＝Δx2·n＝1.98 mm，不满足条件，故C正确，D错误。

条纹间距公式的应用