4.3 光的干涉(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学生用书（人教版）

3　光的干涉 学习任务一　光的双缝干涉 【实验探究】 1.双缝干涉实验 如图所示,有光源、单缝、双缝和光屏. (1)实验过程:让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,两狭缝相距很近,两狭缝就成了两个波源,它们的　　　　、　　　　和　　　　　　总是相同的,两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加,发生　　　　　　.  (2)实验现象:在屏上得到　　　　　　的条纹.  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波产生亮暗条纹的条件如下: (1)亮条纹的条件:屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的　　　　倍或半波长的　　　　倍.即:|PS1-PS2|=kλ=2k·(k=0,1,2,3,…).  说明:k=0时,PS1=PS2,此时P点位于光屏上的O处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹,k为亮条纹的级次. (2)暗条纹的条件:屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的　　　　倍,即:|PS1-PS2|=(2k-1)·(k=1,2,3,…).  说明:k为暗条纹的级次,从第1级暗条纹开始向两侧展开. 注意:当频率相同、振动步调总是相反的两列光波叠加时,产生亮、暗条纹的条件与上面的情况恰好相反. 3.干涉图样 (1)单色光的干涉图样:如图所示,干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹. (2)白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹. 【辨别明理】 (1)频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定. (　) (2)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,当两个狭缝到屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹. (　) 例1 (多选)用红光做光的双缝干涉实验,如果将双缝中的一条缝改用蓝光,下列说法正确的是 (　) A.在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹 B.只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象,此时不产生干涉现象 C.频率不同的两列光也能发生干涉现象,此时出现彩色条纹 D.尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果,但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象 [反思感悟] 　   例2 [2026·云南师大附中高二月考] 双缝干涉的原理图如图所示,O到狭缝S1、S2的距离相等,OP与光屏垂直,P'为光屏上的点,下列说法正确的是 (　) A.通过狭缝S1、S2的光的颜色不同 B.通过狭缝S1、S2的光的波长不同 C.光屏上P处一定出现亮条纹 D.光屏上P'处一定出现暗条纹 [反思感悟] 　   学习任务二　干涉条纹和光的波长之间的关系 [科学推理] 1.条纹间距是指相邻亮条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离. 条纹间距公式:Δx=λ 其中l为双缝到屏的距离,d为双缝间的距离,λ为入射光的波长. 2.两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关,波长越长,条纹间距越大. (1)对于同一单色光,条纹之间的距离　　　　,由该单色光的亮条纹和暗条纹组成.  (2)用不同颜色的光进行干涉实验,条纹间距　　　　,红光条纹间距比黄光条纹间距　　　,蓝光条纹间距比黄光条纹间距　　　.  (3)白光的干涉条纹的中央是　　　色的,两侧是　　　色的,这是因为:  ①白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光,且从红光到紫光波长逐渐变短. ②各种色光都能形成明暗相间的条纹,都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹. ③两侧条纹间距与各色光的波长成正比,条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹. 例3 如图所示,利用双缝干涉测量光的波长,为使观察到的条纹间距增大,下列操作可行的是 (　) A.增加双缝间的距离 B.把光源从红光换成蓝光 C.增加单缝与双缝间的距离 D.增加双缝与毛玻璃间距离 [反思感悟] 　   变式1 (多选)图甲是双缝干涉示意图,两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示.下列说法正确的是 (　) A.形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长长 B.形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率小 C.若只增大挡板与屏间的距离L,两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将减小 D.若只减小挡板上两个狭缝间的距离d,两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大 [反思感悟] 　   学习任务三　薄膜干涉成因和应用 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. (1)薄膜干涉的形成原因:从薄膜的　　　　、　　　　表面反射出两列相干光波发生干涉.如图所示,照射到液膜上的光线从前、后两个表面反射回来,形成两列光波.由于这两列光波是由同一入射光波产生的,因此频率相同、相位差恒定,满足干涉条件.  (2)薄膜干涉的应用:检查光学平面的平整度,增透膜. 例4 [2025·山东济南历城区第二中学高二月考] 附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置于单色线性光源一侧,肥皂膜的纵截面形状如图所示,则从光源一侧顺着入射光线看到的图样可能是 (　) A B C D 变式2 [2026·河南洛阳第一高级中学高二月考] 镀膜技术就是在镜头的表面覆盖一层或多层非常薄的透明物质,主要是为了减少镜头上的反射率,提高透过率,从而达到一些特殊的效果.某摄影爱好者发现相机镜头的颜色呈现蓝紫色,经上网查询,了解到镜头上涂了一层很薄的薄膜,利用薄膜干涉原理,使反射光中缺失了薄膜中波长为λ的绿光部分,才使镜头呈现蓝紫色,下列关于薄膜最小厚度d的计算数值正确的是 (　) A.λ B.λ C.λ D.λ [反思感悟] 　   例5 劈尖干涉是一种薄膜干涉,现将一薄片放在透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层,如图甲所示,当黄光从上方入射后,从上往下可以观察到如图乙所示的明暗相间的条纹,条纹的弯曲处P和Q分别对应A和B处,下列说法中正确的是 (　) A.干涉条纹是由于光在M板的上下两表面反射的两列光叠加产生的 B.c、d两点发生干涉的两列光的路程差不同 C.若放在同一位置的薄片厚度变小,则条纹间距将会变大 D.N的上表面B处向下凹陷 【要点总结】 薄膜干涉的特点 (1)由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的,所以观察时眼睛与光源应在薄膜的同一侧. (2)在光的薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方,因此又叫等厚干涉. (3)用单色光照射得到明暗相间的条纹,用白光照射得到彩色条纹. 1.(双缝干涉)(多选)在杨氏双缝干涉实验中,如果 (　) A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹 C.用白光作为光源,屏上将呈现彩色的条纹 D.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹 2.(薄膜干涉)如图所示为一透明薄膜的竖直截面.现用平行单色光照射该透明薄膜,形成的明暗相间的条纹图像(自左向右)正确的是 (　) A B C D 3.(干涉条纹与波长的关系)如图甲所示为研究光的干涉现象的实验装置,狭缝S1、S2的间距d可调,狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射在狭缝上,实验中在屏上得到了图乙所示图样(图中阴影部分表示暗条纹).下列说法正确的是 (　) A.图乙中双缝干涉图样的亮条纹,经过半个周期后变成暗条纹 B.仅减小狭缝S1、S2的间距d,图乙中相邻亮条纹的中心间距增大 C.仅增加L,图乙中相邻亮条纹的中心间距减小 D.若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍,P点处是亮条纹 学科网（北京）股份有限公司 $ 3　光的干涉 [实验探究] 1.(1)频率　相位　振动方向　干涉现象　 (2)明暗相间　2.(1)整数　偶数　(2)奇数 【辨别明理】 (1)×　(2)×　 例1　BD　[解析] 频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件,红光和蓝光频率不同,不能产生干涉现象,不会产生干涉条纹,则A、C错误,B、D正确. 例2　C　[解析] 产生双缝干涉的光应满足频率相同,即通过狭缝S1、S2的光的颜色和波长都相同,故A、B错误.由题可知,P到两狭缝的距离相等,P处一定出现亮条纹,故C正确.若P'到两狭缝的距离差等于半波长的偶数倍,则P'处出现亮条纹;若P'到两狭缝的距离差等于半波长的奇数倍,则P'处出现暗条纹,由题无法知道P'到两狭缝的距离差与半波长倍数的关系,故D错误. [科学推理] 2.(1)相等　(2)不同　大　小　(3)白　彩 例3　D　[解析] 由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,增加双缝间的距离d,条纹间距减小,故A错误;把光源从红光换成蓝光,蓝光的波长比红光小,条纹间距减小,故B错误;增加单缝与双缝间的距离,条纹间距不变,故C错误;增加双缝与毛玻璃间距离l,条纹间距增大,故D正确. 变式1　BD　[解析] 根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ可知,同一双缝干涉实验的装置,光的波长越长,干涉条纹的间距越大,由此可知,形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长短,故A错误;根据c=λf,可知,由于λ乙<λ丙,则可得,f乙>f丙,故B正确;根据条纹间距公式Δx=λ可知,若只增大挡板与屏间的距离L,两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大,故C错误;根据条纹间距公式Δx=λ可知,若只减小挡板上两个狭缝间的距离d,两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大,故D正确. [教材链接] (1)前　后 例4　D　[解析] 薄膜干涉是光照射到薄膜上时,薄膜前后表面反射的两列光相叠加,发生干涉现象,同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等,所以条纹是水平的,A、B错误;肥皂膜厚度变化大的位置干涉条纹的宽度窄,从上往下,肥皂膜厚度变化越来越大,条纹越来越窄,C错误,D正确. 变式2　B　[解析] 当薄膜的两个表面反射的绿光的路程差等于半波长整数倍时,相互抵消,反射光中就缺少绿光,增加了绿光的透射率.薄膜最小厚度时,薄膜的两个表面反射的绿光的路程差等于半波长,即2d=×1,解得d=λ,故选B. 例5　C　[解析] 干涉条纹是由于光在M板的下表面和N板的上表面反射的两列光波叠加产生的,故A错误;由图可知c、d两点在同一条纹上,则c、d两点发生干涉的两列光的路程差相同,故B错误;若放在同一位置的薄片厚度变小,导致同级的光程差的间距变大,则干涉条纹间距会变大,故C正确;由题图乙Q处条纹的弯曲可知,N的上表面B处向上凸起,故D错误. 随堂巩固 1.BC　[解析] 白光作为光源,屏上将呈现彩色的条纹,故A错误,C正确;用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹,故B正确;用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝不能产生干涉条纹,故D错误. 2.C　[解析] 同一条纹对应的薄膜厚度相同,薄膜厚度随距离变化的越来越慢,自左向右条纹间距越来越大,故选C. 3.B　[解析] 频率或波长相同,相位差恒定的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,形成稳定的干涉图样,故图乙中双缝干涉图样的亮条纹,经过半个周期后仍是亮条纹,故A错误;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ可知,仅减小狭缝S1、S2的间距d,乙中相邻亮条纹的中心间距增大,仅增加L时,图乙中相邻亮条纹的中心间距也增大,故B正确,C错误;照射双缝时,若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍,则两束光波相互削弱,即P点处为暗条纹,故D错误. 学科网（北京）股份有限公司 $