2024年高考物理一轮复习（新人教版） 第14章 第2讲　光的干涉、衍射和偏振.docx

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1、第2讲光的干涉、衍射和偏振目标要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件.3.知道发生明显衍射的条件考点一光的干涉现象光的干涉(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：两束光的频率相同、相位差恒定(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹1光的颜色由光的频率决定()2频率不同的两列光波不能发生干涉()3在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光()4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()1双缝干

2、涉(1)条纹间距：x，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)明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差为rr2r1.当rn(n0,1,2，)时，光屏上P处出现明条纹当r(2n1)(n0,1,2，)时，光屏上P处出现暗条纹2薄膜干涉(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形光照射到薄膜上时，从膜的前表面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)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为.在P1、P2处，rn(n1,2,3，)，薄膜上出

3、现明条纹在Q处，r(2n1)(n0,1,2,3，)，薄膜上出现暗条纹(3)应用：增透膜、检查平面的平整度 考向1双缝干涉例1在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2距离相等，P0为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点用波长为400 nm的光实验时，光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹)，P处呈现第3条亮条纹当改用波长为600 nm的光实验时，P处将呈现()A第2条亮条纹 B第3条亮条纹C第2条暗条纹 D第3条暗条纹答案A解析由公式x可知1，当改用波长为600 nm 的光实验时，则有2，即，解得n2，即P处将呈现第2条亮条纹，A正确 考向2薄膜干涉例2(多选)图甲是用光的干涉法来检查

4、物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是()A入射光C应采用单色光B图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的C当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹D由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷答案AB例3(2021江苏卷6)铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是()答案C解析薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，当入射光为复色光时，出现彩色条纹由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条

5、纹上疏下密，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，A、B、D错误考点二光的衍射和偏振现象1光的衍射发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显2光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光(3)偏振光的形成让自然光通过偏振片形成偏振光让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光(4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等(5)光的偏振现象说明

6、光是一种横波1阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的()2泊松亮斑是光的衍射形成的()3光遇到障碍物时都能产生衍射现象()4自然光是偏振光()1单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻亮条纹间距不等各相邻亮(暗) 条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，都属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光在屏上叠加形成的，衍射是由来自单

7、缝上不同位置的光在屏上叠加形成的 考向1单缝衍射与双缝干涉的比较例4如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A红黄蓝紫 B红紫蓝黄C蓝紫红黄 D蓝黄红紫答案B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹相邻亮条纹间距x，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应红光和蓝光而在单缝衍射中，当单缝宽度

8、一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光综上所述，1、2、3、4四幅图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确 考向2光的偏振例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间(1)偏振片A的作用是_(2)偏振现象证明

9、了光是一种_(3)以下说法中正确的是_A到达O处光的强度会减弱B到达O处光的强度不会减弱C将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于D将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD解析(1)自然光通过偏振片后变为偏振光，故A的作用是把自然光变成偏振光(2)偏振现象证明光是一种横波(3)偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光度”是，即偏振方向不再与B的透光方向平行，到达O处光的强度会减弱，A正确，B错误；偏振片B转

10、过的角度等于，并使偏振片B的透振方向与偏振光的偏振方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确考点三几何光学与物理光学的综合应用例6如图所示，不同波长的两单色光a、b沿同一方向从空气射向半圆形玻璃砖，入射点O在直径的边缘，折射光线分别为OA、OB，则()Aa单色光的频率比b单色光的频率小B当a、b两束光由玻璃射向空气中，a光临界角比b光临界角大C在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间不等于b单色光从O到B的传播时间D用a、b两束光在相同条件下做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距比b光小答案D解析因为a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射

11、率，所以a单色光的频率比b单色光的频率大，故A错误；根据全反射临界角公式sin C，可知，a光的折射率大，则a光的临界角小于b光的临界角，故B错误；对于任一光束研究：设入射角为i，折射角为r，玻璃砖的半径为R，则折射率为n，光在玻璃中传播速度为v，光在玻璃中传播距离为s2Rsin r，光在玻璃中传播时间为t，联立以上可得t，i、R、c均相等，所以在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间等于b单色光从O到B的传播时间，故C错误；根据折射率大，频率高，波长短，可知a光的折射率大于b光的折射率，则a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，可知a光产生的干涉条纹间距比b光小，故D

12、正确例7如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，B90， 一束频率为f61014 Hz的光线从AB面中点处垂直射入棱镜，在AC面发生全反射，从BC面射出后，进入双缝干涉装置已知AC长度L0.3 m，双缝间距d0.2 mm，光屏与双缝间距离l1.0 m，光在真空中的传播速度为c3.0108 m/s.求：(1)玻璃砖对该光线的折射率的最小值n；(2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t；(3)光屏上相邻亮条纹的间距x.答案(1)(2)1109 s(3)2.5 mm解析(1) 由几何关系知，光线在AC面发生全反射的入射角为45，可知临界角C45时，折射率有最小值，由sin C得n，即最小折射率为.(

13、2) 由几何关系可知，光线在玻璃砖中传播距离sL，光线在玻璃砖中的传播速度v传播时间t代入数据解得最短时间t1109 s(3) 由，x联立代入数据解得x2.5 mm.课时精练1下列有关光学现象说法中正确的是()A甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光线会聚而形成的B乙中将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小C丙中用加有偏振滤光片的相机拍照，可以拍摄清楚汽车内部的情景D丁中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象答案C解析题图甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠对光线的全反射形成的，故A错误；在双缝干涉实验中，条纹间距x，若将双缝间距d调小，则条纹间距x变大，故B错误；

14、在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄汽车内部情景，滤去了汽车外玻璃的反射光，使景象清晰，故C正确；肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的，故D错误2(2019北京卷14)利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案A解析由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误3(多选)(2023河北张家口市模拟)通过如图甲所

15、示的装置可研究光的干涉和衍射现象从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况下列有关A、B两种色光的说法正确的有()A光通过的可能是缝板上的单缝BA光的波长比B光的波长长CA光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度DA光比B光更容易发生明显的衍射现象答案BCD解析从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，A错误；由题图乙可看出，A光的条纹间距大于B光的，由x可知，A光的波长大于B光的波长，B正确；A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A

16、光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，C正确；由于A光的波长较长，所以更容易发生明显的衍射现象，D正确4.(2023江苏海安市检测)如图所示，a、b两束不同单色光相互平行，从平行玻璃砖PQ表面入射，从MN面出射时变为一束光c，则下列说法正确的是()Aa、b中有一束光在MN面发生了全发射B在玻璃中a光传播速度大于b光的传播速度C在同一个双缝干涉装置中，a光干涉条纹间距较大D减小玻璃砖的厚度，光从MN面出射时变为两束平行光答案D解析根据光路的可逆性原理可知，对于平行玻璃砖界面来说，能够射进玻璃砖的光线，在另一个界面绝对不会发生全反射，因此无论是a光线还

17、是b光线，都不可能在MN面发生全反射现象，A错误；画出光路图如图甲所示，根据折射定律有sin inasin ia，sin inbsin ib，由图可知ib ia，则nb va，B错误；由波长与折射率的关系可知b a，根据干涉条纹间距公式x，则xb xa，C错误；如图乙所示减小玻璃砖的厚度，下边界变为MN，则出射时变为两束平行光，D正确5.(2023浙江绍兴市模拟)如图所示，把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置(上表面为圆形平面，纵截面为等腰三角形)紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖，它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜现用红色光垂直于上表面照射，从装置的正上方向下观察，可以看到()A一系列不等间距的三角形条

18、纹B一系列明暗相间的等间距圆形条纹C若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹D若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将变少答案B解析由于截面是等腰三角形，从圆心向外，经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理，从装置的正上方向下观察，可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹，A错误，B正确；若将红光换成白光，则看到明暗相间的彩色条纹，C错误；由于红光的波长比紫光的长，若将红光换成紫光，则条纹间距减小，看到的亮条纹数将增多，D错误6(2021湖北卷5)如图所示，由波长为1和2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹O是两单色

19、光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为1和2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则()A12，M是波长为1的光出射位置B12，M是波长为1的光出射位置D12，N是波长为1的光出射位置答案D解析由双缝干涉条纹间距公式x可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长相邻两亮条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知12，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由题图可知从N位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越小的色光折射角越大，由于12，则n1x1C该矿泉水的折射率为D仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P点处能观察到暗条纹答案C解析第三条亮条纹对应路程差s3，但光在介质中的传播速度小于c，故A错误；由x，n可知(0为光在矿泉水中的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以x2x1，故B错误；由n，x1，x20，得n，故C正确；由x可知，向左移动S0对观察结果没有影响，故D错误