第十四章 第2讲　光的干涉、衍射和偏振　实验 用双缝干涉测量光的波长 专项训练-2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦光的干涉、衍射和偏振及实验测量，以真题为载体构建现象分析-原理应用-实验操作的逻辑链条，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光的干涉现象|2题（杨氏双缝、牛顿环）|选择（现象分析+公式应用）|从干涉条件到条纹间距公式推导，关联实际装置（双缝/牛顿环）的条纹变化规律| |光的衍射和偏振|2题（单缝衍射、偏振片魔术）|选择（多选+情境应用）|通过衍射图样对比波长关系，结合偏振原理分析实际应用（透振方向判断）| |实验测量|4题（双缝干涉测波长等）|填空+计算（操作规范+数据处理）|从实验装置调节（单缝双缝平行）到波长计算，延伸至误差分析与创新应用（检测玻璃板厚度）|

第2讲　光的干涉、衍射和偏振　实验:用双缝干涉测量光的波长 课时作业 对点1.光的干涉现象 1.(2025·重庆卷,4)杨氏双缝干涉实验中,双缝与光屏距离为l,波长为λ的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮条纹中心位置并测其间距为a,则(　　) A.相邻两亮条纹间距为 B.相邻两暗条纹间距为 C.双缝之间的距离为λ D.双缝之间的距离为λ 【答案】 C 【解析】 根据题意,由题图可知,相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx=,A、B错误;根据公式Δx=λ可知,双缝之间的距离为d==,C正确,D错误。 2.(2025·江西赣州二模)如图甲所示为牛顿环,内由两块玻璃砖组成,并用三颗螺丝固定,玻璃砖的横截面如图乙所示。在红光照射下,可看到如图丙所示的明暗相间的条纹。则(　　) A.出现明暗相间的条纹是因为光的衍射 B.拧紧三颗螺丝时,会发现条纹变密集 C.若换成蓝光照射,会发现条纹变稀疏 D.若条纹如图丁所示,可能是玻璃板B上表面对应位置有凹陷 【答案】 D 【解析】 出现明暗相间的条纹是光的干涉现象,A错误;拧紧三颗螺丝时,两块玻璃砖间的空气膜厚度变薄,根据薄膜干涉原理可知,条纹变稀疏,B错误;蓝光波长比红光短,根据公式Δx=λ可知,波长变短,条纹间距会变小,条纹应变得更密集,C错误;由于同一圆条纹上从空气膜上、下表面反射的两束光对应空气薄膜厚度相同,题图丁中条纹的弯曲说明玻璃板B上表面在该处有凹陷,D正确。 对点2.光的衍射和偏振现象 3.(多选)(2025·安徽合肥模拟)甲、乙两种单色光分别经同一单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。图丙为一半圆柱形玻璃砖的截面图,O是圆心,MN是法线,PQ是足够长的光屏。甲光沿半径以入射角i射向O点,折射角为r。下列说法正确的是(　　) A.甲光在玻璃砖中的折射率为 B.甲光在玻璃砖中的折射率大于乙光在玻璃砖中的折射率 C.若乙光沿半径以相同入射角i射向O点,可能发生全反射 D.若玻璃砖绕O点逆时针旋转,PQ上可能接收不到甲光 【答案】 CD 【解析】 根据折射率的定义可知,甲光在玻璃砖中的折射率n=,A错误;对于同一单缝的衍射现象,甲光衍射现象更明显,故甲光的波长更长,频率更小,而频率越小,折射率越小,即在同一种介质中,甲光的折射率比乙光的折射率小,B错误;根据sin C=可知,甲光的全反射临界角比乙光的大,乙光更容易发生全反射,C正确;若玻璃砖绕O点逆时针旋转,则甲光的入射角i增大,当入射角i大于临界角时,PQ上将接收不到甲光,D正确。 4.(2025·江苏泰州二模)有一种魔术称为“穿墙而过”,其道具结构是两片塑料偏振片卷起来,中间两偏振片重叠区域给观众的感觉为一块“挡板”,如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端,居然穿过了“挡板”,如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A.两偏振片的透振方向相同 B.两偏振片的透振方向互相垂直 C.两偏振片同时旋转90°“挡板”会消失 D.将一片塑料偏振片旋转90°“挡板”依然存在 【答案】 B 【解析】 当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时,偏振光可以全部通过偏振片,而方向垂直时,偏振光不能通过偏振片,两偏振片卷起来的中间区域给观众的感觉为一块挡板,说明此区域光无法通过,即两偏振片偏振方向互相垂直,看起来就像一块挡板,A错误,B正确;两偏振片同时旋转90°,其偏振方向总是垂直,所以光不能通过两偏振片,“挡板”不会消失,C错误;将一片塑料偏振片旋转90°,两偏振片偏振方向与偏振光的方向平行,偏振光可以全部通过偏振片,“挡板”消失,D错误。 对点3.实验:用双缝干涉测量光的波长 5.(2025·河南商丘期末)某实验小组用如图甲所示的装置测量光的波长。 (1)小组同学调试装置时看到的干涉图样如图乙所示(视野中分划线可以左右移动),则应如何调整单缝和双缝?   (2)为获得清晰的干涉条纹,应保持单缝与双缝　　　(选填“垂直”“平行”或“互成特定角度”)。 (3)若修正操作以后,用一单色光作为光源,双缝间距为0.25 mm,双缝到屏的距离为1.0 m,分划线在第1条亮条纹中央时螺旋测微器读数如图丙所示,分划线在第7条亮条纹中央时螺旋测微器读数如图丁所示,则单色光的波长为　　　　nm。(结果保留三位有效数字)  【答案】 (1)将单缝和双缝调整为竖直　(2)平行　(3)600 【解析】 (1)单色光沿与双缝平行方向展开干涉,所以条纹平行于双缝,根据题图乙可以判断单缝和双缝处于水平状态,由于分划线是水平移动的,所以应该使条纹与分划线平行,将单缝和双缝调整为竖直。 (2)单缝与双缝平行,可以得到清晰的干涉条纹图样,便于测量。 (3)第1条和第7条亮条纹中心对应的螺旋测微器读数分别为a=1.5 mm+20.2×0.01 mm= 1.702 mm、b=16 mm+10.2×0.01 mm=16.102 mm,则有6Δx=b-a=14.400 mm,得Δx=2.400 mm,代入公式Δx=λ,解得λ=600 nm。 6.(2025·山东青岛三模)图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置,单色光源在铁架台的最上端,中间是刻有双缝的挡板,下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器,沿矩形长边分布着许多光敏单元,传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀,若厚度不均匀,进一步精确测量其厚度差。(结果均保留两位有效数字) 请回答下列问题: (1)该小组同学检测前先测量所用单色光的波长:调整双缝的高度和光传感器位置,显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示,则相邻两亮条纹(或暗条纹)间距Δx=　　mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33 cm,已知双缝间距d0=0.25 mm,则该单色光的波长λ=　　　　m。  (2)保持双缝和光传感器的位置不变,将玻璃板紧贴挡板放置,如图丙所示,此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示,说明　　　　(选填“S1”或“S2”)处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=　　　　m。  【答案】 (1) 1.6　7.5×10-7　(2) S2　3.0×10-6 【解析】 (1)由题图乙可知,相邻亮条纹间距为Δx=1.6 mm,根据条纹间距公式可得λ== m=7.5×10-7 m。 (2)当玻璃板紧贴挡板放置时,光线通过玻璃板时,光在玻璃中传播的速度较慢,因此通过玻璃板的光线的路程较之未放玻璃板增大,当两双缝处玻璃板厚度不同时,两光束到屏上所增加的路程不同,相对于未放玻璃板时的亮、暗条纹位置发生变化,由题图乙可知,原来的中央亮条纹向右移动,而此时两束光路程差为0,可知通过S2处玻璃板后的光程比S1长,所以S2处玻璃较厚;由题图乙可知,中央亮条纹向右移动了两个条纹间距,即两束光通过玻璃板后增加了两个波长的路程差,设玻璃板厚度差为Δd,则有c-Δd=2λ,即Δd=,代入数据解得Δd=3.0× 10-6 m。 7.(2025·山西长治阶段练习)某同学利用智能手机的光传感器,研究光经过单缝(或双缝)后光的强度分布情况。实验器材依次为激光光源、偏振片、单缝(或双缝)、手机,手机屏幕上光强分布(纵轴)与水平坐标的关系图像如图所示。已知缝与手机屏幕的距离为60 cm,双缝间距为0.25 mm,则(　　) A.图示图像是由单缝实验得来的 B.偏振片旋转过程中,图像峰峰间距离会变大 C.调整缝与手机屏幕之间的距离,光强度分布图像不会发生变化 D.实验所用激光的波长约为400 nm 【答案】 D 【解析】 双缝干涉图样条纹间距相等,单缝衍射图样中央亮纹较宽、较亮,可知题图中所用的缝为双缝,A错误;激光是偏振光,偏振片旋转过程中,光强会发生变化,但不影响峰值出现的位置,B错误;由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,调整缝与手机屏幕之间的距离,光强分布图像会发生明显变化,C错误;由光强分布图像可知,双缝干涉条纹间距约为1 mm,由Δx=λ得λ=Δx=0.4×10-6 m=400 nm,D正确。 8.(2025·江苏徐州期中)如图所示是物理学家洛埃于1834年观察光的干涉现象的原理图。线光源S发出波长为600 nm的光,有一部分直接射到足够大的屏D上,另一部分经镜面M反射到屏上(这些光对镜面的入射角接近90°)。这两部分光重叠产生干涉,在屏上出现明暗相间的干涉条纹,称为洛埃镜干涉。洛埃镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同。 (1)画出光线SA、SB经镜面M反射的光路图; (2)求相邻两条亮条纹间距Δx; (3)求屏D上出现干涉亮条纹的条数。 【答案】 (1)图见解析　(2)5.7×10-4 m　(3)11条 【解析】 (1)确定相对于镜面与S点对称点S′,连接S′A、S′B,并将它们延长至屏上,分别加箭头表示光的传播方向。即得到光线SA、SB经镜面M反射的光路图,如图所示。 (2)经镜面反射的光线相当于从S′点射出,当与S直接射出的光线发生干涉时,两缝间距d=2×0.05 cm=0.1 cm,根据公式Δx=λ得 Δx=λ=×600×10-9 m=5.7×10-4 m。 (3)设区域中的最高点、最低点到镜面所在平面的距离为s1、s2,根据几何关系有 =,=, 解得s1=9.0×10-3 m,s2=×10-3 m; 平面镜镜面的延长线与屏的交点处,与最高处间亮条纹“数”为N1===15.8, 向下取整数得N1=15, 同理,与最低点间亮条纹“数” N2===4.7, 向下取整数得N2=4, 所以屏D出现干涉亮条纹的数目为 n=N1-N2=11条。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2讲　光的干涉、衍射和偏振 实验:用双缝干涉测量光的波长 对点1.光的干涉现象 1.(2025·重庆卷,4)杨氏双缝干涉实验中,双缝与光屏距离为l,波长为λ的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮条纹中心位置并测其间距为a,则(　　) A.相邻两亮条纹间距为 B.相邻两暗条纹间距为 C.双缝之间的距离为λ D.双缝之间的距离为λ 2.(2025·江西赣州二模)如图甲所示为牛顿环,内由两块玻璃砖组成,并用三颗螺丝固定,玻璃砖的横截面如图乙所示。在红光照射下,可看到如图丙所示的明暗相间的条纹。则(　　) A.出现明暗相间的条纹是因为光的衍射 B.拧紧三颗螺丝时,会发现条纹变密集 C.若换成蓝光照射,会发现条纹变稀疏 D.若条纹如图丁所示,可能是玻璃板B上表面对应位置有凹陷 对点2.光的衍射和偏振现象 3.(多选)(2025·安徽合肥模拟)甲、乙两种单色光分别经同一单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。图丙为一半圆柱形玻璃砖的截面图,O是圆心,MN是法线,PQ是足够长的光屏。甲光沿半径以入射角i射向O点,折射角为r。下列说法正确的是(　　) A.甲光在玻璃砖中的折射率为 B.甲光在玻璃砖中的折射率大于乙光在玻璃砖中的折射率 C.若乙光沿半径以相同入射角i射向O点,可能发生全反射 D.若玻璃砖绕O点逆时针旋转,PQ上可能接收不到甲光 4.(2025·江苏泰州二模)有一种魔术称为“穿墙而过”,其道具结构是两片塑料偏振片卷起来,中间两偏振片重叠区域给观众的感觉为一块“挡板”,如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端,居然穿过了“挡板”,如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A.两偏振片的透振方向相同 B.两偏振片的透振方向互相垂直 C.两偏振片同时旋转90°“挡板”会消失 D.将一片塑料偏振片旋转90°“挡板”依然存在 对点3.实验:用双缝干涉测量光的波长 5.(2025·河南商丘期末)某实验小组用如图甲所示的装置测量光的波长。 (1)小组同学调试装置时看到的干涉图样如图乙所示(视野中分划线可以左右移动),则应如何调整单缝和双缝?　 。  (2)为获得清晰的干涉条纹,应保持单缝与双缝　　　 　(选填“垂直”“平行”或“互成特定角度”)。  (3)若修正操作以后,用一单色光作为光源,双缝间距为0.25 mm,双缝到屏的距离为1.0 m,分划线在第1条亮条纹中央时螺旋测微器读数如图丙所示,分划线在第7条亮条纹中央时螺旋测微器读数如图丁所示,则单色光的波长为　　　　nm。(结果保留三位有效数字)  6.(2025·山东青岛三模)图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置,单色光源在铁架台的最上端,中间是刻有双缝的挡板,下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器,沿矩形长边分布着许多光敏单元,传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀,若厚度不均匀,进一步精确测量其厚度差。(结果均保留两位有效数字) 请回答下列问题: (1)该小组同学检测前先测量所用单色光的波长:调整双缝的高度和光传感器位置,显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示,则相邻两亮条纹(或暗条纹)间距Δx=　　　　mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33 cm,已知双缝间距d0=0.25 mm,则该单色光的波长λ=　　　　m。  (2)保持双缝和光传感器的位置不变,将玻璃板紧贴挡板放置,如图丙所示,此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示,说明　　　　(选填“S1”或“S2”)处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=　　　　m。  7.(2025·山西长治阶段练习)某同学利用智能手机的光传感器,研究光经过单缝(或双缝)后光的强度分布情况。实验器材依次为激光光源、偏振片、单缝(或双缝)、手机,手机屏幕上光强分布(纵轴)与水平坐标的关系图像如图所示。已知缝与手机屏幕的距离为60 cm,双缝间距为0.25 mm,则(　　) A.图示图像是由单缝实验得来的 B.偏振片旋转过程中,图像峰峰间距离会变大 C.调整缝与手机屏幕之间的距离,光强度分布图像不会发生变化 D.实验所用激光的波长约为400 nm 8.(2025·江苏徐州期中)如图所示是物理学家洛埃于1834年观察光的干涉现象的原理图。线光源S发出波长为600 nm的光,有一部分直接射到足够大的屏D上,另一部分经镜面M反射到屏上(这些光对镜面的入射角接近90°)。这两部分光重叠产生干涉,在屏上出现明暗相间的干涉条纹,称为洛埃镜干涉。洛埃镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同。 (1)画出光线SA、SB经镜面M反射的光路图; (2)求相邻两条亮条纹间距Δx; (3)求屏D上出现干涉亮条纹的条数。 学科网（北京）股份有限公司 $