4.4 光的干涉(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件聚焦光的干涉，涵盖双缝干涉（实验装置、条纹条件、间距计算）和薄膜干涉（原理、现象、应用）核心知识点，通过彩虹、肥皂泡等自然现象情境思辨导入，衔接光的波动性前序知识，搭建现象到规律的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，结合双缝干涉装置分析、条纹间距影响因素推导等科学思维活动，通过典例解析（如洛埃镜实验、增透膜原理）落实物理观念，分层素养训练和效果检测助力学生深化理解，教师可直接用于课堂教学与能力评估。

4.光的干涉 1.通过实验观察认识光的干涉现象，知道光的干涉现象说明光是一种波。 2.知道光的干涉条件，理解双缝干涉条纹的特点。 3.知道双缝干涉中产生亮、暗条纹的条件，理解条纹间距的意义及有关计算。 4.知道薄膜干涉现象及其应用。 知识点一　双缝干涉 1.发现：1801年，英国物理学家托马斯•杨成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的　　　　性。 2.双缝干涉实验 （1）装置：红色激光束　　　　射到两条狭缝S1和S2时，S1和S2就相当于两个完全相同的光源。 （2）现象：在两个狭缝后的屏幕上看到了　　　　相间的条纹，且条纹　　　　相等。 （3）结论：两束光在叠加区域内发生了　　　，表明光是一种　　　　。 3.光发生干涉的必要条件：两列光的　　　　相同。 4.相干光：能发生　　　　的两束光称为相干光。 5.明暗条纹产生的条件：屏上某点到两缝的路程差为半波长的　　　倍时出现亮条纹，路程差为半波长的　　　倍时出现暗条纹。 知识点二　薄膜干涉 1.相干光的来源：单色光平行入射到薄膜上，由薄膜　　　　两个表面反射回来的两束光是相干光，它们相互叠加产生干涉。 2.干涉原理：薄膜的厚度不均匀，有些地方相互叠加的两束光是同相的，呈现　　　　　条纹；有些地方相互叠加的两束光是反相的，呈现　　　　条纹。 3.条纹特点 （1）用不同波长的单色光照射薄膜，条纹的　　　　不同。 （2）用白光照射薄膜，薄膜上就会出现　　条纹。 4.应用：检查平面的平整程度等。 　图甲为夏天雨后常常出现的七色彩虹；图乙为儿童吹出的肥皂泡所呈现的美丽彩色条纹；另外雨后公路积水上面漂浮的油膜也会呈现美丽的彩色条纹。 （1）雨后彩虹属于光的干涉现象。（　　） （2）儿童吹出的肥皂泡呈现彩色条纹属于光的薄膜干涉现象。（　　） （3）雨后公路积水上面漂浮的油膜呈现彩色条纹属于光的折射现象。（　　） 要点一　双缝干涉的原理和应用 1.双缝干涉的实验装置 如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。 （1）单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。 （2）双缝的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。 2.屏上某处出现亮、暗条纹的条件 频率相同、振动步调相同的两列光叠加时，屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差为半波长的偶数倍时出现亮条纹，即|PS1－PS2|=2k•（k=0，1，2，3，…）；路程差为半波长的奇数倍时出现暗条纹，即|PS1－PS2|=（2k＋1）（k=0，1，2，3，…）。 特别提醒 　　频率相同、振动步调相反的两列光叠加时，产生亮、暗条纹的条件与上面的相反。 · 如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为 2.1×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹。 · （1）已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为 4×10－7 m。 （2）已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°（已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）。 （3）若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。 尝试解答 1.如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差 |r1－r2| 应为（　　） A．　 B．　　 C．　 D． 2.如图所示是双缝干涉的实验装置，使用波长为600 nm的橙色光照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P的上方的P1处出现第一条亮纹中心，现换用波长为400 nm的紫色光照射单缝S，则（　　） A．P和P1处都为亮条纹 B．P和P1处都为暗条纹 C．P处是亮条纹，P1处是暗条纹 D．P处是暗条纹，P1处是亮条纹 要点二　双缝干涉条纹的特点 如图所示为蓝光、红光在对应双缝间距下的干涉图样。请思考： （1）单色光的干涉图样有什么特点？相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗？ （2）比较甲、乙两图，说明条纹间距的大小与什么有关？ （3）比较乙、丙两图，说明条纹间距的大小与什么有关？ 1.条纹间距 （1）意义：条纹间距是指相邻亮条纹中央或相邻暗条纹中央间的距离。 （2）公式：Δx=λ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝间的距离，λ为入射光波长。 2.单色光的双缝干涉图样 （1）中央为亮条纹，两侧是明暗相间且条纹间距相等的条纹。 （2）两相邻亮条纹（或暗条纹）的间距与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。 3.白光的双缝干涉图样 （1）中央是白色的条纹，两侧是彩色条纹。 （2）产生原因 ①从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。 ②两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。 （2025•四川泸州高二下期中考试）1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和l，光的波长为λ。如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx的描述正确的是（　　） A．平面镜水平向左移动少许，Δx将变小 B．平面镜竖直向下移动少许，Δx将变小 C．光屏向左移动少许，Δx将变大 D．点光源S由红色换成绿色，Δx将变大 尝试解答　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　（2025•四川绵阳期末测试）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，改变双缝到屏的距离后，条纹间距变为原来的1.5倍，如图所示，则双缝到屏的距离变为原来的（　　） A．倍　 B．倍　　C．倍　 D．2倍 要点三　薄膜干涉的理解及应用 1.薄膜干涉的理解 （1）相干光源 经薄膜前表面和后表面反射的两束光。 （2）产生明暗条纹的条件（若薄膜某处厚度为h，前后表面反射光的路程差则为2h） ①若路程差等于入射光在薄膜中波长λ的整数倍时，该处出现亮条纹； ②若路程差等于入射光在薄膜中半波长的奇数倍时，该处出现暗条纹。 2.竖放肥皂液膜的干涉图样特点 （1）白光的薄膜干涉图样是彩色的：由于不同颜色的光的波长不同，从前后两个表面反射的光，在不同的位置被加强，即不同颜色的光对应亮条纹的位置不同。 （2）条纹是沿水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度处水平方向各处均加强。 类型一　竖直肥皂液的薄膜干涉 〔多选〕用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图a是点燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图b是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。下面说法正确的是（　　） A．若要观察到图b中的干涉图样，人应位于金属丝圈的左侧 B．若要观察到图b中的干涉图样，人应位于金属丝圈的右侧 C．若将金属丝圈在其所在的竖直平面内沿顺时针方向缓慢旋转某一角度，则观察到的现象是干涉条纹沿顺时针方向旋转 D．若将金属丝圈在其所在的竖直平面内沿顺时针方向缓慢旋转某一角度，则观察到的现象是干涉条纹图样保持不变 尝试解答 类型二　空气尖劈的薄膜干涉——干涉法检查平面 　如图甲所示，两板之间形成一楔形空气尖劈膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹，如图乙所示。若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲，如图丙所示（干涉条纹向左侧发生弯曲，说明条纹下方有凹处；向右侧发生弯曲，说明条纹下方有凸起）。 〔多选〕（2025•四川成都高二下期中测试）图甲是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置，所用红色光是用普通光源加红色滤光片产生的，从上往下观察到的干涉条纹如图所示，则下列判断正确的是（　　） A．干涉光来源于标准样板上表面和下表面的反射光 B．干涉光来源于标准样板下表面和厚玻璃板的上表面的反射光 C．若观察到的条纹如图丙所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置 D．若观察到的条纹如图丙所示，则厚玻璃板上表面有上凸的位置 尝试解答 类型三　增透膜的理解及应用 　（1）原理：光学镜头表面常常镀一层介质薄膜（氟化镁），使薄膜的厚度为入射光在薄膜中波长λ的，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为，两列光波相互削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强。 （2）对增透膜“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光场分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。 随着科技的发展，夜视技术越来越成熟。一切物体都可以产生红外线，即使在漆黑的夜里“红外监控”“红外摄影”也能将目标观察得清清楚楚。为了使图像清晰，通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜，下列说法正确的是（　　） A．镀膜的目的是尽可能让入射的红外线反射 B．镀膜的目的是尽可能让入射的所有光均能透射 C．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的四分之一 D．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的二分之一 尝试解答 1.〔多选〕（2025•四川绵阳高二上期末）在校园科技节中，某物理兴趣小组同学展示了自制的双缝干涉实验装置，如图所示。在白色A4纸上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该白色A4纸与另一张白色A4纸平行放置，用绿色激光照双缝，能在后面一张白色A4纸上观察到干涉条纹。根据现场实验现象发现，相邻两条亮纹中央间距太小难以分辨。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变大的是（　　） A．换用紫色激光照双缝 B．换用红色激光照双缝 C．增大两张白色A4纸间的距离 D．用0.5 mm铅笔芯替换头发丝 2.（2025•四川成都高二下期中考试）光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一标准透明板压在另一被检测透明板上，一端用两张纸片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 B．若抽掉一张纸片，条纹间距会变小 C．单色光a的波长比单色光b的波长大 D．若出现图丙的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 3.（2025•四川达州高二下月考）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，如图乙所示，屏上P1点是一条暗条纹的中心，P1点到P0点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为λ，双缝与屏之间的距离为l，则双缝S1和S2间的距离为（　　） A．　 B．　　C．　 D． 4.〔多选〕为研究光的干涉规律，小明用激光做双缝干涉实验。他用频率为f的红色激光垂直照射双缝，观察到了干涉条纹。光速为c，下列说法正确的是（　　） A．实验中若将入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变小 B．如果将双缝的间距变大，则相邻两个亮条纹的间距将变大 C．在光屏的P点出现第三条暗条纹，则P点到双缝S1、S2的距离之差为 D．如果将整个装置放到水中做实验，相邻两个亮条纹间距将变大 完成课后作业　第四章　4. 答案 4.光的干涉 【基础知识落实】 知识点一 1.波动　2.（1）垂直　（2）明暗　间距　（3）干涉　波 3.频率　4.干涉　5.偶数　奇数 知识点二 1.前后　2.亮　暗　3.（1）间距　（2）彩色 情境思辨 （1）×　（2）√　（3）× 【核心要点突破】 要点一　 知识精研 【典例 1】　（1）暗条纹　（2）亮条纹　（3）见解析 解析：（1）设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n===得λ1=nλ2=1.5×4×10－7 m=6×10－7 m，因为路程差Δr=2.1×10－6 m，所以N1===3.5，由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，即半波长的奇数倍，所以P点为暗条纹。 （2）根据临界角与折射率的关系sin C=得n′==，由此可知，B光在空气中波长为λ1′=n′λ2′=×3.15×10－7 m=5.25×10－7 m，由路程差Δr和波长λ的关系得N2===4，即路程差是波长的整数倍。可见，用B光做光源，P点为亮条纹。 （3）A、B两种光频率不同，不能发生干涉，此时在光屏上只能观察到亮光。 素养训练 1.B　第一条暗条纹到两个波源的路程差为 λ，第二条暗条纹到两个波源的路程差为λ，由于λ=，因此λ=，故选B。 2.C　缝S1、S2到光屏中央P点的距离相等，无论什么色光，其相干光的路程差均为0，故P处都是亮条纹。对于波长为600 nm的橙色光，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1个波长，则换用波长为400 nm的紫色光时，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1.5个波长，因此紫色光照射时在P1处是暗条纹，故C正确，A、B、D错误。 要点二　 知识精研 【探究】　提示：（1）单色光的干涉图样是明暗相间、间距相等的条纹；相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的。 （2）比较甲、乙两图，说明条纹间距的大小与光的波长有关。 （3）比较乙、丙两图，说明条纹间距的大小与双缝间距有关。 【典例 2】　B　从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，设SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离可以看作双缝到屏距离l，双缝干涉的相邻条纹之间的距离为Δx=λ，因为d=2a所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为Δx=λ，平面镜水平向左移动少许，Δx不变；平面镜竖直向下移动少许，a变大，Δx将变小；光屏向左移动少许，l变小，Δx将变小；点光源S由红色换成绿色，波长λ变小，Δx将变小，故选B。 素养训练 　C　根据双缝干涉的规律可知，相邻明条纹或相邻暗条纹间距为Δx=λ，解得l=，由于改变双缝到屏的距离后，条纹间距变为原来的1.5倍，可知双缝到屏的距离变为原来的倍，故选C。 要点三　 知识精研 【典例 3】　AD　干涉图样是由薄膜的前后两个表面反射的光叠加形成的，若要观察到图b中的干涉图样，因此要顺着入射光的方向观察，即人应位于金属丝圈的左侧，A正确，B错误；在转动金属丝圈的过程中，由于重力作用，同一水平高度的薄膜厚度是相同的，故自上而下薄膜的厚度与原来相比保持不变，故两列反射光的路程差也不会发生变化，产生的干涉条纹图样保持不变，C错误，D正确。 【典例 4】　BC　所观察到的干涉条纹是由厚玻璃板上表面和标准样板下表面反射的光叠加而成的，选项A错误，选项B正确；薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知检查平面左侧的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，如图所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置，选项C正确，选项D错误。 【典例 5】　C　镀膜的目的是尽可能让红外线能够透射，而让红外线之外的光反射，从而使红外线图像更加清晰，故A、B错误；当红外线在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉减弱时，反射光最弱，透射光最强，根据干涉相消的规律可知，此时红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍，而为了尽可能增加光的透射程度，镀膜的厚度应该取最薄的值，即红外线在薄膜中波长的四分之一，故C正确，D错误。 【教学效果检测】 1.BC　根据干涉条纹间距表达式有Δx=λ，换用紫色激光照双缝，波长变短，则相邻两条亮纹中央间距变小，选项A错误；换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距变大，选项B正确；增大两张白色A4纸间的距离，即l变大，则相邻两条亮纹中央间距变大，选项C正确；用0.5 mm铅笔芯替换头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距变小，选项D错误。 2.D　两列反射光的波谷与波谷叠加、波峰与波峰叠加均为振动加强，为亮条纹，选项A错误；设空气劈尖的倾角为θ，则相邻亮条纹的间距为Δx==，若抽掉一张纸片，则θ变小，条纹间距Δx变大，选项B错误；由题图乙可知单色光a对应的相邻亮条纹的间距小于单色光b对应的相邻亮条纹的间距，则单色光a的波长比单色光b的波长小，选项C错误；弯曲的条纹对应的被检查平面左边的空气膜厚度与未弯处平面的空气膜厚度相同，可知，对应的位置是凸起的，选项D正确。 3.A　P1点到P0点的距离为x，根据题图乙有x=Δx，双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，则有n=，根据干涉规律有Δx=λ1，解得d=，故选A。 4.AC　将入射光由红光换成紫光，则波长变短，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知，波长变短，相邻亮条纹间距变小，若将双缝的间距变大，相邻亮条纹间距变小，A正确，B错误；光屏上P点出现第三条暗条纹，P点到双缝的距离之差为λ=，C正确；真空（或空气）中波长为λ的光，在折射率为n的水中波长变为λ′=，光线到水中时波长变短，相邻亮条纹间距变小，D错误。 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $