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第2講
目標(biāo)
要求
1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件.3.知道發(fā)生明顯衍射的條件.
光的干涉、衍射和偏振
內(nèi)容索引
考點(diǎn)一　光的干涉現(xiàn)象
考點(diǎn)二　光的衍射和偏振現(xiàn)象
考點(diǎn)三　幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用
課時(shí)精練
考點(diǎn)一
光的干涉現(xiàn)象
光的干涉
(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn) 條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn) 條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.
(2)條件：兩束光的頻率 、相位差恒定.
(3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋.
梳理
必備知識(shí)
亮
暗
相同
1.光的顏色由光的頻率決定.(　　)
2.頻率不同的兩列光波不能發(fā)生干涉.(　　)
3.在“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光.
(　　)
4.在“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是用“分光”的方法使兩列光的頻率相同.(　　)
√
√
×
√
1.雙縫干涉
(1)條紋間距：Δy＝ λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大.
(2)明暗條紋的判斷方法：
如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)
的路程差為Δr＝r2－r1.
提升
關(guān)鍵能力
當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋.
當(dāng)Δr＝(2n＋1) (n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋.
2.薄膜干涉
(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.
(2)明暗條紋的判斷方法：
兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長(zhǎng)為λ.
在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋.
在Q處，Δr＝(2n＋1) (n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋.
(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度.
例1　在圖示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源S到縫S1、S2距離相等，P0為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點(diǎn).用波長(zhǎng)為400 nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中央
P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋)，P處呈現(xiàn)第3條亮條紋.當(dāng)改用波長(zhǎng)為600 nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，P處將呈現(xiàn)
A.第2條亮條紋 B.第3條亮條紋
C.第2條暗條紋 D.第3條暗條紋
√
考向1　雙縫干涉
例2　(多選)圖甲是用光的干涉法來(lái)檢查物體平面平整程度的裝置，其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板，B為待檢查的物體，C為入射光，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說(shuō)法正確的是
A.入射光C應(yīng)采用單色光
B.圖乙條紋是由A的下表面反射光和B的
　上表面反射光發(fā)生干涉形成的
C.當(dāng)A、B之間某處距離為入射光的半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)，對(duì)應(yīng)條紋是暗條紋
D.由圖乙條紋可知，被檢查表面上有洞狀凹陷
√
考向2　薄膜干涉
√
例3　(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是
√
薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，當(dāng)入射光為復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋.由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.
考點(diǎn)二
光的衍射和偏振現(xiàn)象
1.光的衍射
發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸足夠 的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯.
2.光的偏振
(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿 振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都 .
(2)偏振光：在 于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè) 的方向振動(dòng)的光.
梳理
必備知識(shí)
小
一切方向
相同
垂直
特定
(3)偏振光的形成
①讓自然光通過(guò) 形成偏振光.
②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和 ，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光.
(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等.
(5)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種 波.
偏振片
折射
橫
1.陽(yáng)光下茂密的樹林中，地面上的圓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.光遇到障礙物時(shí)都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象.(　　)
4.自然光是偏振光.(　　)
×
√
×
√
提升
關(guān)鍵能力
1.單縫衍射與雙縫干涉的比較
單縫衍射 雙縫干涉
不同點(diǎn) 條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰亮條紋間距不等 各相鄰亮(暗) 條紋等間距
亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相同
相同點(diǎn) 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，都屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
2.光的干涉和衍射的本質(zhì)
從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都屬于光波的疊加，干涉是從單縫通過(guò)兩列頻率相同的光在屏上疊加形成的，衍射是由來(lái)自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的.
例4　如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋).在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是
A.紅黃藍(lán)紫 　　B.紅紫藍(lán)黃
C.藍(lán)紫紅黃 　　D.藍(lán)黃紅紫
√
考向1　單縫衍射與雙縫干涉的比較
雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋.相鄰亮條紋間距Δy＝ λ，紅光波長(zhǎng)比藍(lán)光波長(zhǎng)長(zhǎng)，則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距，即1、3分別對(duì)應(yīng)紅光和藍(lán)光.而在單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，黃光波長(zhǎng)比紫光波長(zhǎng)長(zhǎng)，即2、4分別對(duì)應(yīng)紫光和黃光.綜上所述，1、2、3、4四幅圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍(lán)、黃，B正確.
例5　奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過(guò)糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了.如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間.
考向2　光的偏振
(1)偏振片A的作用是____________________.
(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種_______.
把自然光變成偏振光
橫波
自然光通過(guò)偏振片后變?yōu)槠窆猓蔄的作用是把自然光變成偏振光.
偏振現(xiàn)象證明光是一種橫波.
(3)以下說(shuō)法中正確的是________.
A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱
B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)減弱
C.將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使
　得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α
D.將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的角度
　等于α
ACD
偏振片只能讓一定偏振方向的光通過(guò)，沒(méi)有樣品時(shí)，要使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，偏振片A、B的透光方向應(yīng)相同；當(dāng)放入樣品時(shí)，由于樣品的“旋光度”是α，即偏振方向不再與B的透光方向平行，到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱，A正確，B錯(cuò)誤；
偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α，并使偏振片B的透振方向與偏振光的偏振方向平行時(shí)，光到達(dá)O處的強(qiáng)度將再次最大，C正確；
同理，D正確.
考點(diǎn)三
幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用
例6　如圖所示，不同波長(zhǎng)的兩單色光a、b沿同一方向從空氣射向半圓形玻璃磚，入射點(diǎn)O在直徑的邊緣，折射光線分別為OA、OB，則
A.a單色光的頻率比b單色光的頻率小
B.當(dāng)a、b兩束光由玻璃射向空氣中，a光臨界角比b光
　臨界角大
C.在玻璃磚中a單色光從O到A的傳播時(shí)間不等于b單
　色光從O到B的傳播時(shí)間
D.用a、b兩束光在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光產(chǎn)生的干涉條紋間
　距比b光小
√
因?yàn)閍光的偏折程度大于b光，所以根據(jù)折射定律得知：玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，所以a單色光的頻率比b單色光的頻率大，故A錯(cuò)誤；
根據(jù)全反射臨界角公式sin C＝ ，可知，a光的折射率大，則a光的臨界角小于b光的臨界角，故B錯(cuò)誤；
對(duì)于任一光束研究：設(shè)入射角為i，折射角為r，玻璃磚的半徑為R，
根據(jù)折射率大，頻率高，波長(zhǎng)短，可知a光的折射率大于b光的折射率，則a光在真空中的波長(zhǎng)小于b光在真空中的波長(zhǎng)，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式，可知a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光小，故D正確.
例7　如圖所示，截面為等腰直角三角形ABC的玻璃磚，∠B＝90°， 一束頻率為f＝6×1014 Hz的光線從AB面中點(diǎn)處垂直射入棱鏡，在AC面發(fā)生全反射，從BC面射出后，進(jìn)入雙縫干涉裝置.已知AC長(zhǎng)度L＝0.3 m，
雙縫間距d＝0.2 mm，光屏與雙縫間距離
l＝1.0 m，光在真空中的傳播速度為c＝3.0×108 m/s.求：
(1)玻璃磚對(duì)該光線的折射率的最小值n；
(2)光線在玻璃磚中傳播的最短時(shí)間t；
答案　1×10－9 s
由幾何關(guān)系可知，光線在玻璃磚中傳播距離
代入數(shù)據(jù)解得最短時(shí)間t＝1×10－9 s
(3)光屏上相鄰亮條紋的間距Δy.
答案　2.5 mm
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得Δy＝2.5 mm.
四
課時(shí)精練
1.(多選)(2023·福建莆田市模擬)對(duì)如圖所示的圖片，下列說(shuō)法正確的是
A.圖甲被稱為“泊松亮斑”，它的原理是光
的衍射
B.圖乙是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路
程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則P處是亮條紋
C.圖丙中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的薄膜
干涉現(xiàn)象
D.圖丁中，用自然光照射透振方向(箭頭所示)互相垂直的前后兩個(gè)豎直放置的
　偏振片，光屏依然發(fā)亮
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基礎(chǔ)落實(shí)練
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題圖甲被稱為“泊松亮斑”，它的原理是光的衍射，A正確；
題圖乙是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則P處是暗條紋，B錯(cuò)誤；
題圖丙中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的薄膜干涉現(xiàn)象，C正確；
題圖丁中，用自然光照射透振方向(箭頭所示)互相垂直的前后兩個(gè)豎直放置的偏振片，光屏不能發(fā)亮，D錯(cuò)誤.
2.(2019·北京卷·14)利用圖示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖中甲和乙兩種圖樣.下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說(shuō)法正確的是
A.甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫
B.甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫
C.都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大
D.都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大
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由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.
3.(多選)(2023·河北張家口市模擬)通過(guò)如圖甲所示的裝置可研究光的干涉和衍射現(xiàn)象.從光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)一縫板，在縫板后有一裝有感光元件的光屏，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，可在電腦上看到屏上的光強(qiáng)分布情況.圖乙分別顯示出A光和B光通過(guò)同一縫板得到的光強(qiáng)分布情況.下列有關(guān)A、B兩種色光的說(shuō)法正確的有
A.光通過(guò)的可能是縫板上的單縫
B.A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng)
C.A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中
　的傳播速度
D.A光比B光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
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從光的強(qiáng)度分布可以看出，光屏上的光是等間距、等亮度的，所以是光通過(guò)雙縫產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；
由題圖乙可看出，A光的條紋間距大于
B光的，由Δy＝ λ可知，A光的波長(zhǎng)大于B光的波長(zhǎng)，B正確；
A光的頻率小于B光的頻率，則玻璃對(duì)A光的折射率小于對(duì)B光的折射率，所以A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中的傳播速度，C正確；
由于A光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D正確.
4.(2023·江蘇海安市檢測(cè))如圖所示，a、b兩束不同單色光相互平行，從平行玻璃磚PQ表面入射，從MN面出射時(shí)變?yōu)橐皇鈉，則下列說(shuō)法正確的是
A.a、b中有一束光在MN面發(fā)生了全發(fā)射
B.在玻璃中a光傳播速度大于b光的傳播速度
C.在同一個(gè)雙縫干涉裝置中，a光干涉條紋間距較大
D.減小玻璃磚的厚度，光從MN面出射時(shí)變?yōu)閮墒叫泄?br/>1
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根據(jù)光路的可逆性原理可知，對(duì)于平行玻璃磚界面來(lái)說(shuō)，能夠射進(jìn)玻璃磚的光線，在另一個(gè)界面絕對(duì)不會(huì)發(fā)生全反射，因此無(wú)論是a光線還是b光線，都不可能在MN面發(fā)生全反射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；
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畫出光路圖如圖甲所示，根據(jù)折射定律有sin i＝nasin ia，sin i＝nbsin ib，由圖可知ib > ia，則nb va，B錯(cuò)誤；
由波長(zhǎng)與折射率的關(guān)系可知λb > λa，根據(jù)干涉條紋間距公式Δy＝ λ，則Δyb >Δya，C錯(cuò)誤；
如圖乙所示減小玻璃磚的厚度，下邊界變?yōu)?br/>M′N′，則出射時(shí)變?yōu)閮墒叫泄猓珼正確.
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5.(多選)(2023·福建永安市模擬)在薄膜干涉實(shí)驗(yàn)中，鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置，形成如圖所示的肥皂膜側(cè)視圖，用黃色光從左側(cè)照射薄膜，會(huì)觀察到明暗相間的干涉條紋，則下列說(shuō)法正確的是
A.實(shí)驗(yàn)者應(yīng)該從薄膜右側(cè)觀察干涉圖樣
B.干涉條紋的分布上疏下密
C.任意兩相鄰亮條紋處對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差不變
D.若換用紅光照射，則相鄰亮條紋間距將變大
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薄膜干涉是前后兩個(gè)面的反射光疊加產(chǎn)生的，應(yīng)該從入射光的同側(cè)觀察，故A錯(cuò)誤；
由于薄膜不是均勻增厚的，從上到下薄膜增厚得越來(lái)越快，所以明暗相間的條紋是不等間距的，且上疏下密，故B正確；
任意相鄰亮條紋處對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差是波長(zhǎng)一半且不變，故C正確；
光波的干涉條紋間距公式為Δy＝ λ，如果換成紅光照射，則波長(zhǎng)變長(zhǎng)，相鄰亮條紋間距變大，故D正確.
6.(2021·湖北卷·5)如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光.透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋.O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心位置.反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則
A.λ1<λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
B.λ1<λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
C.λ1>λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
D.λ1>λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
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由雙縫干涉條紋間距公式Δy＝ 可知，當(dāng)兩種色光通過(guò)同一雙縫干涉裝置時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)相鄰兩亮條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1>λ2，反射光經(jīng)過(guò)
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三棱鏡后分成兩束色光，由題圖可知從N位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時(shí)，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，則n17.(多選)(2022·山東卷·10)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L(zhǎng).同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣.
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能力綜合練
下列描述正確的是
A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通
　過(guò)狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射
B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，
　其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度
　增大
C.照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心
　間距增大
D.照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇
　數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋
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題圖乙中間部分為等間距條紋，所以題圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí)，同時(shí)也發(fā)生衍射，故A正確；
狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，題圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯(cuò)誤；
根據(jù)條紋間距公式有Δx＝ λ，則照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，題圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；
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照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋，故D正確.
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8.(2023·遼寧省模擬)隨著科技的發(fā)展，夜視技術(shù)越來(lái)越成熟.一切物體都可以產(chǎn)生紅外線，即使在漆黑的夜里“紅外監(jiān)控”“紅外攝影”也能將目標(biāo)觀察得清清楚楚.為了使圖像清晰，通常在紅外攝像頭的鏡頭表面鍍一層膜，下列說(shuō)法正確的是
A.鍍膜的目的是盡可能讓入射的紅外線反射
B.鍍膜的目的是盡可能讓入射的所有光均能透射
C.鍍膜的厚度應(yīng)該是紅外線在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一
D.鍍膜的厚度應(yīng)該是紅外線在薄膜中波長(zhǎng)的二分之一
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鍍膜的目的是盡可能讓紅外線能夠透射，而讓紅外線之外的光反射，從而使紅外線圖像更加清晰，故A、B錯(cuò)誤；
當(dāng)紅外線在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉減弱時(shí)，反射光最弱，透射光最強(qiáng)，根據(jù)干涉相消的規(guī)律可知，此時(shí)紅外線在薄膜前、后表面反射光的光程差應(yīng)為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，而為了盡可能增加光的透射程度，鍍膜的厚度應(yīng)該取最薄的值，即紅外線在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一，故C正確，D錯(cuò)誤.
9.(2023·福建龍巖市質(zhì)檢)如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個(gè)矩形平行玻璃板上，一端用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的說(shuō)法中正確的是
A.條紋方向與AB邊平行
B.條紋間距不是均勻的，越靠近BC邊條紋間距越大
C.減小薄片的厚度，條紋間距變小
D.將紅單色光換為藍(lán)單色光照射，則條紋間距變小
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因?yàn)閮刹Ａчg形成的空氣膜厚度均勻變化，因此條紋是等間距的，故B錯(cuò)誤；
減小薄片厚度，條紋間距將增大，故C錯(cuò)誤；
將紅光換成藍(lán)光照射，入射光波長(zhǎng)減小，條紋間距將減小，故D正確.
薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d為薄膜厚度)，厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同，因此條紋應(yīng)與BC邊平行，故A錯(cuò)誤；
10.(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋.下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是
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11.單縫衍射實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長(zhǎng)、縫屏距離的關(guān)系，和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生圖樣的相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長(zhǎng)、縫屏距離的關(guān)系相同.利用單縫衍射實(shí)驗(yàn)可以測(cè)量金屬的線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時(shí)長(zhǎng)度增加程度的物理量.如圖是實(shí)驗(yàn)的示意圖，擋光片A固定，擋光片B放置在待測(cè)金屬棒上端，A、B間形成平直的狹縫，激光通過(guò)
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素養(yǎng)提升練
狹縫，在光屏上形成衍射圖樣.溫度升高，金屬棒膨脹使得狹縫寬度發(fā)生變化，衍射圖樣也隨之發(fā)生變化.在激光波長(zhǎng)已知的情況下，通過(guò)測(cè)量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及變化，進(jìn)而計(jì)算出金屬的線膨脹系數(shù).
下列說(shuō)法正確的是
A.使用激光波長(zhǎng)越短，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，中央
　亮條紋越寬
B.相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮
　條紋越窄
C.相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說(shuō)明金屬膨脹量越大
D.狹縫到光屏距離越大，其他實(shí)驗(yàn)條件相同，測(cè)得金屬的線膨脹系數(shù)越大
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相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，則單縫距離d越小，中央亮條紋越寬，B錯(cuò)誤；
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相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說(shuō)明單縫的距離d變化大，即金屬膨脹量越大，C正確；
金屬的線膨脹系數(shù)屬于金屬的特有屬性，與實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤.
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12. (2023·福建省三明一中模擬)(1)肥皂膜在太陽(yáng)光照射下呈現(xiàn)的彩色是______現(xiàn)象；露珠在太陽(yáng)光照射下呈現(xiàn)的彩色是__________現(xiàn)象；通過(guò)狹縫看太陽(yáng)光時(shí)呈現(xiàn)的彩色是__________現(xiàn)象；
干涉
光的色散
光的衍射
肥皂膜表面可看到彩色條紋，是因?yàn)榉试砟さ那昂髢擅娣瓷浠貋?lái)的兩列光發(fā)生干涉形成彩色條紋；而露珠在陽(yáng)光下呈現(xiàn)的彩色，是光的色散現(xiàn)象；對(duì)于通過(guò)狹縫觀察太陽(yáng)也會(huì)看到彩色條紋，是因?yàn)楫?dāng)縫的寬度與光的波長(zhǎng)相當(dāng)甚至更小時(shí)，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；
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(2)要使光產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，條件是____________________________
___________________；
障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差
不多或比波長(zhǎng)更小
光波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是為當(dāng)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相比差不多或比波長(zhǎng)更小；
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(3)當(dāng)狹縫的寬度很小并保持一定時(shí)，分別用紅光和紫光照射狹縫，看到的衍射條紋的主要區(qū)別是_________________________________________
______________；
紅光的中央亮紋寬，紅光的中央兩側(cè)的亮紋
離中央亮紋遠(yuǎn)
當(dāng)發(fā)生衍射時(shí)，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則衍射條紋越寬，中央亮紋兩側(cè)間的亮紋離中央亮紋越遠(yuǎn)，因此紅光的中央亮紋寬，紅光的中央兩側(cè)的亮紋離中央亮紋遠(yuǎn)；
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(4)如圖所示，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明______________.
光是一種橫波
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縱波中質(zhì)點(diǎn)是沿傳播方向震動(dòng)的，所以它可以通過(guò)偏振片，而橫波中質(zhì)點(diǎn)是沿與傳播方向垂直的方向震動(dòng)的，而且質(zhì)點(diǎn)的平衡位置不變，當(dāng)波傳到紙板處，這里的質(zhì)點(diǎn)無(wú)法震動(dòng)，部分波就無(wú)法傳過(guò)去了，即發(fā)生了“偏振”現(xiàn)象，表明光是一種橫波.第2講　光的干涉、衍射和偏振
目標(biāo)要求　1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件.
3.知道發(fā)生明顯衍射的條件．
考點(diǎn)一　光的干涉現(xiàn)象
光的干涉
(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象．
(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定．
(3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋．
1．光的顏色由光的頻率決定．(　√　)
2．頻率不同的兩列光波不能發(fā)生干涉．(　√　)
3．在“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光．(　×　)
4．在“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是用“分光”的方法使兩列光的頻率相同．(　√　)
1．雙縫干涉
(1)條紋間距：Δy＝λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大．
(2)明暗條紋的判斷方法：
如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1.
當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋．
當(dāng)Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋．
2．薄膜干涉
(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時(shí)，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．
(2)明暗條紋的判斷方法：
兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長(zhǎng)為λ.
在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋．
在Q處，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋．
(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度．
考向1　雙縫干涉
例1　在圖示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源S到縫S1、S2距離相等，P0為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點(diǎn)．用波長(zhǎng)為400 nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋)，P處呈現(xiàn)第3條亮條紋．當(dāng)改用波長(zhǎng)為600 nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，P處將呈現(xiàn)(　　)
A．第2條亮條紋 B．第3條亮條紋
C．第2條暗條紋 D．第3條暗條紋
答案　A
解析　由公式Δy＝λ可知＝λ1，當(dāng)改用波長(zhǎng)為600 nm 的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，則有＝λ2，即＝＝，解得n＝2，即P處將呈現(xiàn)第2條亮條紋，A正確．
考向2　薄膜干涉
例2　(多選)圖甲是用光的干涉法來(lái)檢查物體平面平整程度的裝置，其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板，B為待檢查的物體，C為入射光，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．入射光C應(yīng)采用單色光
B．圖乙條紋是由A的下表面反射光和B的上表面反射光發(fā)生干涉形成的
C．當(dāng)A、B之間某處距離為入射光的半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)，對(duì)應(yīng)條紋是暗條紋
D．由圖乙條紋可知，被檢查表面上有洞狀凹陷
答案　AB
例3　(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是(　　)
答案　C
解析　薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，當(dāng)入射光為復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋．由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
考點(diǎn)二　光的衍射和偏振現(xiàn)象
1．光的衍射
發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸足夠小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯．
2．光的偏振
(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光．
(3)偏振光的形成
①讓自然光通過(guò)偏振片形成偏振光．
②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光．
(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等．
(5)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波．
1．陽(yáng)光下茂密的樹林中，地面上的圓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．光遇到障礙物時(shí)都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象．(　√　)
4．自然光是偏振光．(　×　)
1．單縫衍射與雙縫干涉的比較
單縫衍射 雙縫干涉
不同點(diǎn) 條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰亮條紋間距不等 各相鄰亮(暗) 條紋等間距
亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相同
相同點(diǎn) 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，都屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
2.光的干涉和衍射的本質(zhì)
從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都屬于光波的疊加，干涉是從單縫通過(guò)兩列頻率相同的光在屏上疊加形成的，衍射是由來(lái)自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的．
考向1　單縫衍射與雙縫干涉的比較
例4　如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)．在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(　　)
A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃
C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫
答案　B
解析　雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋．相鄰亮條紋間距Δy＝λ，紅光波長(zhǎng)比藍(lán)光波長(zhǎng)長(zhǎng)，則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距，即1、3分別對(duì)應(yīng)紅光和藍(lán)光．而在單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，黃光波長(zhǎng)比紫光波長(zhǎng)長(zhǎng)，即2、4分別對(duì)應(yīng)紫光和黃光．綜上所述，1、2、3、4四幅圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍(lán)、黃，B正確．
考向2　光的偏振
例5　奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量．偏振光通過(guò)糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了．如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間．
(1)偏振片A的作用是_____________________________________________________．
(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種________．
(3)以下說(shuō)法中正確的是________．
A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱
B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)減弱
C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α
D．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α
答案　(1)把自然光變成偏振光　(2)橫波
(3)ACD
解析　(1)自然光通過(guò)偏振片后變?yōu)槠窆猓蔄的作用是把自然光變成偏振光．
(2)偏振現(xiàn)象證明光是一種橫波．
(3)偏振片只能讓一定偏振方向的光通過(guò)，沒(méi)有樣品時(shí)，要使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，偏振片A、B的透光方向應(yīng)相同；當(dāng)放入樣品時(shí)，由于樣品的“旋光度”是α，即偏振方向不再與B的透光方向平行，到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱，A正確，B錯(cuò)誤；偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于α，并使偏振片B的透振方向與偏振光的偏振方向平行時(shí)，光到達(dá)O處的強(qiáng)度將再次最大，C正確；同理，D正確．
考點(diǎn)三　幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用
例6　如圖所示，不同波長(zhǎng)的兩單色光a、b沿同一方向從空氣射向半圓形玻璃磚，入射點(diǎn)O在直徑的邊緣，折射光線分別為OA、OB，則(　　)
A．a(chǎn)單色光的頻率比b單色光的頻率小
B．當(dāng)a、b兩束光由玻璃射向空氣中，a光臨界角比b光臨界角大
C．在玻璃磚中a單色光從O到A的傳播時(shí)間不等于b單色光從O到B的傳播時(shí)間
D．用a、b兩束光在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光小
答案　D
解析　因?yàn)閍光的偏折程度大于b光，所以根據(jù)折射定律得知：玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，所以a單色光的頻率比b單色光的頻率大，故A錯(cuò)誤；根據(jù)全反射臨界角公式sin C＝，可知，a光的折射率大，則a光的臨界角小于b光的臨界角，故B錯(cuò)誤；對(duì)于任一光束研究：設(shè)入射角為i，折射角為r，玻璃磚的半徑為R，則折射率為n＝，光在玻璃中傳播速度為v＝，光在玻璃中傳播距離為s＝2Rsin r，光在玻璃中傳播時(shí)間為t＝，聯(lián)立以上可得t＝，i、R、c均相等，所以在玻璃磚中a單色光從O到A的傳播時(shí)間等于b單色光從O到B的傳播時(shí)間，故C錯(cuò)誤；根據(jù)折射率大，頻率高，波長(zhǎng)短，可知a光的折射率大于b光的折射率，則a光在真空中的波長(zhǎng)小于b光在真空中的波長(zhǎng)，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式，可知a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光小，故D正確．
例7　如圖所示，截面為等腰直角三角形ABC的玻璃磚，∠B＝90°， 一束頻率為f＝6×1014 Hz的光線從AB面中點(diǎn)處垂直射入棱鏡，在AC面發(fā)生全反射，從BC面射出后，進(jìn)入雙縫干涉裝置．已知AC長(zhǎng)度L＝0.3 m，雙縫間距d＝0.2 mm，光屏與雙縫間距離l＝1.0 m，光在真空中的傳播速度為c＝3.0×108 m/s.求：
(1)玻璃磚對(duì)該光線的折射率的最小值n；
(2)光線在玻璃磚中傳播的最短時(shí)間t；
(3)光屏上相鄰亮條紋的間距Δy.
答案　(1)　(2)1×10－9 s　(3)2.5 mm
解析　(1) 由幾何關(guān)系知，光線在AC面發(fā)生全反射的入射角為45°，可知臨界角C≤45°時(shí)，折射率有最小值，由sin C＝得n≥，即最小折射率為.
(2) 由幾何關(guān)系可知，光線在玻璃磚中傳播距離
s＝L，光線在玻璃磚中的傳播速度v＝
傳播時(shí)間t＝
代入數(shù)據(jù)解得最短時(shí)間t＝1×10－9 s
(3) 由λ＝，Δy＝λ
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得Δy＝2.5 mm.
課時(shí)精練
1．(多選)(2023·福建莆田市模擬)對(duì)如圖所示的圖片，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．圖甲被稱為“泊松亮斑”，它的原理是光的衍射
B．圖乙是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則P處是亮條紋
C．圖丙中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的薄膜干涉現(xiàn)象
D．圖丁中，用自然光照射透振方向(箭頭所示)互相垂直的前后兩個(gè)豎直放置的偏振片，光屏依然發(fā)亮
答案　AC
解析　題圖甲被稱為“泊松亮斑”，它的原理是光的衍射，A正確；題圖乙是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則P處是暗條紋，B錯(cuò)誤；題圖丙中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的薄膜干涉現(xiàn)象，C正確；題圖丁中，用自然光照射透振方向(箭頭所示)互相垂直的前后兩個(gè)豎直放置的偏振片，光屏不能發(fā)亮，D錯(cuò)誤．
2．(2019·北京卷·14)利用圖示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖中甲和乙兩種圖樣．下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說(shuō)法正確的是(　　)
A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫
B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫
C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大
D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大
答案　A
解析　由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．
3．(多選)(2023·河北張家口市模擬)通過(guò)如圖甲所示的裝置可研究光的干涉和衍射現(xiàn)象．從光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)一縫板，在縫板后有一裝有感光元件的光屏，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，可在電腦上看到屏上的光強(qiáng)分布情況．圖乙分別顯示出A光和B光通過(guò)同一縫板得到的光強(qiáng)分布情況．下列有關(guān)A、B兩種色光的說(shuō)法正確的有(　　)
A．光通過(guò)的可能是縫板上的單縫
B．A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)長(zhǎng)
C．A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中的傳播速度
D．A光比B光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
答案　BCD
解析　從光的強(qiáng)度分布可以看出，光屏上的光是等間距、等亮度的，所以是光通過(guò)雙縫產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；由題圖乙可看出，A光的條紋間距大于B光的，由Δy＝λ可知，A光的波長(zhǎng)大于B光的波長(zhǎng)，B正確；A光的頻率小于B光的頻率，則玻璃對(duì)A光的折射率小于對(duì)B光的折射率，所以A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中的傳播速度，C正確；由于A光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D正確．
4.(2023·江蘇海安市檢測(cè))如圖所示，a、b兩束不同單色光相互平行，從平行玻璃磚PQ表面入射，從MN面出射時(shí)變?yōu)橐皇鈉，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．a(chǎn)、b中有一束光在MN面發(fā)生了全發(fā)射
B．在玻璃中a光傳播速度大于b光的傳播速度
C．在同一個(gè)雙縫干涉裝置中，a光干涉條紋間距較大
D．減小玻璃磚的厚度，光從MN面出射時(shí)變?yōu)閮墒叫泄?br/>答案　D
解析　根據(jù)光路的可逆性原理可知，對(duì)于平行玻璃磚界面來(lái)說(shuō)，能夠射進(jìn)玻璃磚的光線，在另一個(gè)界面絕對(duì)不會(huì)發(fā)生全反射，因此無(wú)論是a光線還是b光線，都不可能在MN面發(fā)生全反射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；畫出光路圖如圖甲所示，根據(jù)折射定律有sin i＝nasin ia，sin i＝nbsin ib，由圖可知ib > ia，則nb va，B錯(cuò)誤；由波長(zhǎng)與折射率的關(guān)系可知λb > λa，根據(jù)干涉條紋間距公式Δy＝λ，則Δyb >Δya，C錯(cuò)誤；如圖乙所示減小玻璃磚的厚度，下邊界變?yōu)镸′N′，則出射時(shí)變?yōu)閮墒叫泄猓珼正確．
5.(多選)(2023·福建永安市模擬)在薄膜干涉實(shí)驗(yàn)中，鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置，形成如圖所示的肥皂膜側(cè)視圖，用黃色光從左側(cè)照射薄膜，會(huì)觀察到明暗相間的干涉條紋，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．實(shí)驗(yàn)者應(yīng)該從薄膜右側(cè)觀察干涉圖樣
B．干涉條紋的分布上疏下密
C．任意兩相鄰亮條紋處對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差不變
D．若換用紅光照射，則相鄰亮條紋間距將變大
答案　BCD
解析　薄膜干涉是前后兩個(gè)面的反射光疊加產(chǎn)生的，應(yīng)該從入射光的同側(cè)觀察，故A錯(cuò)誤；由于薄膜不是均勻增厚的，從上到下薄膜增厚得越來(lái)越快，所以明暗相間的條紋是不等間距的，且上疏下密，故B正確；任意相鄰亮條紋處對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差是波長(zhǎng)一半且不變，故C正確；光波的干涉條紋間距公式為Δy＝λ，如果換成紅光照射，則波長(zhǎng)變長(zhǎng)，相鄰亮條紋間距變大，故D正確．
6．(2021·湖北卷·5)如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光．透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋．O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心位置．反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則(　　)
A．λ1<λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
B．λ1<λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
C．λ1>λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
D．λ1>λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
答案　D
解析　由雙縫干涉條紋間距公式Δy＝可知，當(dāng)兩種色光通過(guò)同一雙縫干涉裝置時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)相鄰兩亮條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1>λ2，反射光經(jīng)過(guò)三棱鏡后分成兩束色光，由題圖可知從N位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時(shí)，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，則n17．(多選)(2022·山東卷·10)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L(zhǎng).同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣．下列描述正確的是(　　)
A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射
B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大
C．照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大
D．照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋
答案　ACD
解析　題圖乙中間部分為等間距條紋，所以題圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí)，同時(shí)也發(fā)生衍射，故A正確；狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，題圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)條紋間距公式有Δx＝λ，則照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，題圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋，故D正確．
8．(2023·遼寧省模擬)隨著科技的發(fā)展，夜視技術(shù)越來(lái)越成熟．一切物體都可以產(chǎn)生紅外線，即使在漆黑的夜里“紅外監(jiān)控”“紅外攝影”也能將目標(biāo)觀察得清清楚楚．為了使圖像清晰，通常在紅外攝像頭的鏡頭表面鍍一層膜，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．鍍膜的目的是盡可能讓入射的紅外線反射
B．鍍膜的目的是盡可能讓入射的所有光均能透射
C．鍍膜的厚度應(yīng)該是紅外線在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一
D．鍍膜的厚度應(yīng)該是紅外線在薄膜中波長(zhǎng)的二分之一
答案　C
解析　鍍膜的目的是盡可能讓紅外線能夠透射，而讓紅外線之外的光反射，從而使紅外線圖像更加清晰，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)紅外線在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉減弱時(shí)，反射光最弱，透射光最強(qiáng)，根據(jù)干涉相消的規(guī)律可知，此時(shí)紅外線在薄膜前、后表面反射光的光程差應(yīng)為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，而為了盡可能增加光的透射程度，鍍膜的厚度應(yīng)該取最薄的值，即紅外線在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一，故C正確，D錯(cuò)誤．
9.(2023·福建龍巖市質(zhì)檢)如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個(gè)矩形平行玻璃板上，一端用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的說(shuō)法中正確的是(　　)
A．條紋方向與AB邊平行
B．條紋間距不是均勻的，越靠近BC邊條紋間距越大
C．減小薄片的厚度，條紋間距變小
D．將紅單色光換為藍(lán)單色光照射，則條紋間距變小
答案　D
解析　薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d為薄膜厚度)，厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同，因此條紋應(yīng)與BC邊平行，故A錯(cuò)誤；因?yàn)閮刹Ａчg形成的空氣膜厚度均勻變化，因此條紋是等間距的，故B錯(cuò)誤；減小薄片厚度，條紋間距將增大，故C錯(cuò)誤；將紅光換成藍(lán)光照射，入射光波長(zhǎng)減小，條紋間距將減小，故D正確．
10．(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋．下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是(　　)
答案　D
11.單縫衍射實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長(zhǎng)、縫屏距離的關(guān)系，和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生圖樣的相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長(zhǎng)、縫屏距離的關(guān)系相同．利用單縫衍射實(shí)驗(yàn)可以測(cè)量金屬的線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時(shí)長(zhǎng)度增加程度的物理量．如圖是實(shí)驗(yàn)的示意圖，擋光片A固定，擋光片B放置在待測(cè)金屬棒上端，A、B間形成平直的狹縫，激光通過(guò)狹縫，在光屏上形成衍射圖樣．溫度升高，金屬棒膨脹使得狹縫寬度發(fā)生變化，衍射圖樣也隨之發(fā)生變化．在激光波長(zhǎng)已知的情況下，通過(guò)測(cè)量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及變化，進(jìn)而計(jì)算出金屬的線膨脹系數(shù)．下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．使用激光波長(zhǎng)越短，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，中央亮條紋越寬
B．相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋越窄
C．相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說(shuō)明金屬膨脹量越大
D．狹縫到光屏距離越大，其他實(shí)驗(yàn)條件相同，測(cè)得金屬的線膨脹系數(shù)越大
答案　C
解析　對(duì)比雙縫干涉相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長(zhǎng)、縫屏距離的關(guān)系公式Δy＝λ可得單縫衍射中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長(zhǎng)、縫屏距離的關(guān)系為＝λ，激光波長(zhǎng)變短，其他條件不變，則中央亮條紋變窄，A錯(cuò)誤；相同實(shí)驗(yàn)條件下，金屬的膨脹量越大，則單縫距離d越小，中央亮條紋越寬，B錯(cuò)誤；相同實(shí)驗(yàn)條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說(shuō)明單縫的距離d變化大，即金屬膨脹量越大，C正確；金屬的線膨脹系數(shù)屬于金屬的特有屬性，與實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤．
12. (2023·福建省三明一中模擬)(1)肥皂膜在太陽(yáng)光照射下呈現(xiàn)的彩色是________現(xiàn)象；露珠在太陽(yáng)光照射下呈現(xiàn)的彩色是________現(xiàn)象；通過(guò)狹縫看太陽(yáng)光時(shí)呈現(xiàn)的彩色是______現(xiàn)象；
(2)要使光產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，條件是________；
(3)當(dāng)狹縫的寬度很小并保持一定時(shí)，分別用紅光和紫光照射狹縫，看到的衍射條紋的主要區(qū)別是________；
(4)如圖所示，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明________．
答案　(1)干涉　光的色散　光的衍射　(2)障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小　(3)紅光的中央亮紋寬，紅光的中央兩側(cè)的亮紋離中央亮紋遠(yuǎn)　(4)光是一種橫波
解析　(1)肥皂膜表面可看到彩色條紋，是因?yàn)榉试砟さ那昂髢擅娣瓷浠貋?lái)的兩列光發(fā)生干涉形成彩色條紋；而露珠在陽(yáng)光下呈現(xiàn)的彩色，是光的色散現(xiàn)象；對(duì)于通過(guò)狹縫觀察太陽(yáng)也會(huì)看到彩色條紋，是因?yàn)楫?dāng)縫的寬度與光的波長(zhǎng)相當(dāng)甚至更小時(shí)，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；
(2)光波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是為當(dāng)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相比差不多或比波長(zhǎng)更小；
(3)當(dāng)發(fā)生衍射時(shí)，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則衍射條紋越寬，中央亮紋兩側(cè)間的亮紋離中央亮紋越遠(yuǎn)，因此紅光的中央亮紋寬，紅光的中央兩側(cè)的亮紋離中央亮紋遠(yuǎn)；
(4)縱波中質(zhì)點(diǎn)是沿傳播方向震動(dòng)的，所以它可以通過(guò)偏振片，而橫波中質(zhì)點(diǎn)是沿與傳播方向垂直的方向震動(dòng)的，而且質(zhì)點(diǎn)的平衡位置不變，當(dāng)波傳到紙板處，這里的質(zhì)點(diǎn)無(wú)法震動(dòng)，部分波就無(wú)法傳過(guò)去了，即發(fā)生了“偏振”現(xiàn)象，表明光是一種橫波．

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