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(共40張PPT)
專題十四 光學(xué)
考向二 光的干涉、衍射和偏振
2025年高考物理專題復(fù)習(xí)資料
考點(diǎn)切片
考點(diǎn)1 光的干涉
1.（2024吉林卷）某同學(xué)自制雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置：在紙板上割出一條窄縫，于窄縫中央
沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用綠
色激光照射雙縫，能夠在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條亮條紋中心
間距變小的是( )
A
A.換用更粗的頭發(fā)絲 B.換用紅色激光照射雙縫
C.增大紙板與墻面的距離 D.減小光源與紙板的距離
【解析】
相鄰亮條紋中心 間距公式 換用更粗的頭發(fā)絲,則雙縫間距 增大 變小 A（√）
換用紅色激光照射雙縫,即光的波長 增大 變大 B（ ）
增大紙板與墻面的距離,即 增大 變大 C（ ）
減小光源與紙板的距離 不變 D（ ）
2.（2024山東卷）檢測球形滾珠直徑是否合格
的裝置如圖甲所示，將標(biāo)準(zhǔn)滾珠 與待測滾珠
、 放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光
垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條
紋。若待測滾珠與標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等即為合
格，下列說法正確的是( )
C
A.滾珠、均合格 B.滾珠、 均不合格
C.滾珠合格，滾珠不合格 D.滾珠不合格，滾珠 合格
【解析】 單色平行光垂直照射平板玻璃,上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面發(fā)
生干涉,形成干涉條紋,路程差為兩塊玻璃距離的兩倍。根據(jù)光的干涉知識(shí)可知,同一條干
涉條紋位置處光的路程差相等,即滾珠的直徑與滾珠的相等,滾珠 合格；不同的干涉
條紋位置處光的路程差不同,則滾珠的直徑與滾珠的不相等,即滾珠 不合格,C正確。
跳跳學(xué)長 有話說
通過從實(shí)際生產(chǎn)生活中提取情境,進(jìn)而抽象出物理模型,考查考生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能
力,是新高考最常用的命題方式。本題以檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置為情境,設(shè)問
判斷滾珠是否合格,考查光的干涉的知識(shí),要求考生能夠全面了解干涉條紋的特點(diǎn),并能夠
與滾珠合格的條件進(jìn)行聯(lián)系,強(qiáng)化了考生對(duì)所學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的認(rèn)知,引導(dǎo)考生
從關(guān)注“解題”能力到關(guān)注“解決問題”能力的轉(zhuǎn)變。
3.（2024河南信陽模擬）如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板 壓在另一個(gè)矩形平行
玻璃板上， 一側(cè)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)于這些條紋的說法正確的是( )
D
A.條紋與 邊平行
B.乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷
C.如果用手用力捏右側(cè)三層，會(huì)發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向 側(cè)移動(dòng)
D.看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚
【解析】 空氣層厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同,因此條紋應(yīng)與 邊平行。
根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理可知,題圖乙中彎曲條紋表示該處有凸起。
設(shè)亮紋間隔數(shù)為，每兩條亮紋對(duì)應(yīng)光的路程差為，故 ,如果用手用力捏
右側(cè)三層,則減小，減小，亮紋間隔增大，所以條紋向著 側(cè)移動(dòng)。
看到的條紋越多,說明相鄰亮條紋間距越小,干涉條紋越密,說明薄片的厚度越厚。
跳跳學(xué)長 傳妙招
被測平面凹下或凸起的形象判斷法
被測平面凹下或凸起的形象判斷法——矮人行走法,即把干涉條
紋看成“矮人”的直立行走軌跡,讓一個(gè)小矮人在兩板間沿著一條
（1）若遇一凹下,他必向薄膜的尖端去繞,方可按上述要求過去,即條紋某處彎向薄膜尖
端,該處為凹下。
（2）若遇一凸起,他必向薄膜的底部去繞,方可按上述要求過去,即條紋某處彎向薄膜底
部,該處為凸起。因此,條紋向薄膜尖端彎曲時(shí),說明凹下,反之,則凸起。
條紋直立行走,始終保持腳踏被測板,頭頂樣板,如圖。在行走過程中：
4.［多選］（2024廣西卷）如圖所示，為單色光源， 發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，
一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于 在平面鏡中的虛像發(fā)出的，
由此形成了兩個(gè)相干光源。設(shè)光源到平面鏡和到光屏的距離分別為和， ，鏡面
與光屏垂直，單色光波長為 。下列說法正確的是( )
AD
A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為
B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為
C.若將整套裝置完全浸入折射率為 的蔗糖溶液中，此時(shí)單色光
的波長變?yōu)?br/>D.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條
紋的中心間距為，則該液體的折射率為
【解析】 根據(jù)光的反射對(duì)稱性可知光源與平面鏡中的虛像距離為 ,根據(jù)條
紋間距公式可知 。
若將整套裝置完全浸入折射率為的蔗糖溶液中,光的頻率不變,根據(jù) ,
,其中為在真空中的光速,則 。
若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為 ,根
據(jù)條紋間距公式有,可得,結(jié)合C選項(xiàng)的分析可知 ,所以
。
跳跳學(xué)長 有話說
研究光的干涉現(xiàn)象時(shí)的三點(diǎn)注意：
1.只有相干光才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣,光的干涉是有條件的。
2.單色光形成明暗相間的干涉條紋,白光形成彩色條紋。
3.雙縫干涉條紋間距：,其中是雙縫到光屏的距離,是雙縫間的距離, 是入射
光的波長。
考點(diǎn)2 光的衍射和偏振
5.（2024江蘇卷）用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，
現(xiàn)在將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度，會(huì)觀察到( )
D
A.兩鏡片都變亮 B.兩鏡片都變暗
C.兩鏡片沒有任何變化 D.左鏡片變暗，右鏡片變亮
【解析】 立體眼鏡的左、右兩鏡片為透振方向相互垂直的偏振片,開始時(shí)左鏡片明亮、
右鏡片暗,則手機(jī)液晶屏幕發(fā)出的光的振動(dòng)方向與左鏡片的透振方向一致,將手機(jī)屏幕旋
轉(zhuǎn) ,其屏幕發(fā)出的光的振動(dòng)方向與右鏡片的透振方向一致,則左鏡片變暗,右鏡片變亮,
D正確。
6.（2024湖北武漢期末）用如圖甲所示裝置做圓孔衍射實(shí)驗(yàn)，在屏上得到的衍射圖樣如
圖乙所示，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光繞過孔的邊緣，傳播到了相當(dāng)大的范圍。下列說法正確的是
( )
B
A.此實(shí)驗(yàn)說明了光沿直線傳播
B.圓孔變小，衍射圖樣的范圍反而變大
C.圓孔變小，中央亮斑和亮紋的亮度反而變大
D.用不同波長的光做實(shí)驗(yàn)，衍射圖樣完全相同
【解析】 此實(shí)驗(yàn)說明了光的衍射現(xiàn)象。
圓孔變小,衍射現(xiàn)象更明顯,透光強(qiáng)度變小,中央亮斑和亮紋的亮度變小,衍射圖
樣的范圍變大。
用不同波長的光做實(shí)驗(yàn),衍射圖樣并不相同,因?yàn)閷?duì)同一圓孔而言,波長越長的光,衍
射現(xiàn)象越明顯。
覺醒集訓(xùn)
1.（2024天津南開中學(xué)模擬）關(guān)于甲、乙、丙、丁四個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下
說法正確的是( )
D
A.四個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋
B.甲、乙兩實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為等距條紋
C.在丙實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的頻率越大
D.在丁實(shí)驗(yàn)中，適當(dāng)減小單縫的寬度，中央條紋會(huì)變寬
【解析】 甲、乙、丙實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為光的干涉條紋,而丁實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的條紋是
光的衍射條紋。
甲實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋為等距條紋,而乙實(shí)驗(yàn)中空氣薄層非均勻變化,則干涉條紋間距不
相等。
根據(jù)干涉條紋間距公式 ,在丙實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)生的條紋間距越大,則波長越長,頻
率越小。
在丁實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)生的明暗條紋間距不相等,若減小單縫的寬度,衍射更明顯中央條紋會(huì)
變寬。
跳跳學(xué)長 有話說
光的干涉 薄膜干涉 由薄膜的前、后兩個(gè)表面反射的光疊加形成干涉條紋。 應(yīng)用 .可以作用于光學(xué)鏡頭上；
.可以檢驗(yàn)工件表面是否平整。
雙縫干涉 條紋等間隔,相鄰亮紋（暗紋）間的距離為 ,用此公 式可以測定單色光的波長。 光的衍射 發(fā)生明顯衍 射的條件 障礙物或小孔的尺寸跟光的波長相差不多,甚至比光的波長 還小。 光的偏振 光的偏振說明光波是橫波。 2.（2024年6月浙江卷）如圖為水流導(dǎo)光實(shí)驗(yàn),出水口受激光照射,下面桶中的水被照亮,則
( )
B
A.激光在水和空氣中速度相同 B.激光在水流中有全反射現(xiàn)象
C.水在空中做勻速率曲線運(yùn)動(dòng) D.水在水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)
【解析】 由于水和空氣的折射率不同,所以激光在水和空氣中速度不相同。
水流導(dǎo)光的原理是激光在水流中發(fā)生全反射,出水口受激光照射,激光在水流中經(jīng)過
多次全反射,照到下面桶中的水從而使其被照亮。
水在空中做平拋運(yùn)動(dòng),速率不斷增大。
水在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)。
3.（2024廣東卷）如圖所示，紅綠兩束單色光同時(shí)從空氣中沿同一路徑以角從 面
射入某長方體透明均勻介質(zhì)，折射光束在面發(fā)生全反射，反射光射向面。若 逐
漸增大，兩束光在 面上的全反射現(xiàn)象會(huì)先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小
于綠光的折射率。下列說法正確的是( )
B
A.在面上，紅光比綠光更靠近 點(diǎn)
B. 逐漸增大時(shí)，紅光的全反射現(xiàn)象先消失
C.逐漸增大時(shí)，入射光可能在 面發(fā)生全反射
D.逐漸減小時(shí)，兩束光在 面的折射角逐漸增大
【解析】 已知紅光的折射率小于綠光的折射率。在 面,兩束光入射角相同,根據(jù)
折射定律,可知綠光在 面的折射角較小,根據(jù)幾何關(guān)系可知綠光比紅光更靠近
點(diǎn)。
根據(jù)全反射臨界角公式,可知紅光發(fā)生全反射的臨界角較大, 逐漸增大時(shí),
折射光線與面的交點(diǎn)左移,在 面的入射角先小于紅光發(fā)生全反射的臨界角,所以紅
光的全反射現(xiàn)象先消失。（【快解】像這種判斷兩種色光哪一種全反射先消失的問題,
幾乎都是折射率小的光全反射現(xiàn)象先消失。可以這樣想,原來兩種光線均能發(fā)生全反射,
說明在分界面的入射角均大于各自的臨界角,而后光線在移動(dòng)過程中,入射角在減小,而折
射率小的光線對(duì)應(yīng)的臨界角大,其入射角更容易減小到臨界角,故全反射現(xiàn)象先消失。）
光從空氣射入介質(zhì)中,是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì),無論多大,在 面都不可能發(fā)生
全反射。（【提醒】全反射的條件:①光必須從光密介質(zhì)斜射入光疏介質(zhì),②入射角必須
大于或等于臨界角。）
根據(jù)折射定律可知,逐漸減小時(shí),兩束光在 面的折射角逐漸減小。
. .
. .
4.［多選］（2024甘肅卷）如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截
面，一束紅光從空氣沿半徑方向入射到圓心。當(dāng) 時(shí)，
反射光和折射光 剛好垂直。下列說法正確的是( )
ABC
A.該材料對(duì)紅光的折射率為
B.若，光線 消失
C.若入射光變?yōu)榘坠猓饩€ 為白光
D.若入射光變?yōu)樽瞎猓饩€和 仍然垂直
【解析】 根據(jù)幾何關(guān)系可知,當(dāng)入射角 時(shí),折射角
,如圖所示,根據(jù)折射定律可得 。
根據(jù)全反射臨界角公式可知 ,由于
,則,因此時(shí),光在 點(diǎn)發(fā)生全反
射,光線 消失。
光在界面處發(fā)生反射時(shí),不改變光的顏色,則入射光的顏色與反射光的顏色相同。
若入射光 變?yōu)樽仙?材料對(duì)該光的折射率增大,則光在界面處的折射角增大,反射角
不變,根據(jù)幾何關(guān)系可知,光線和的夾角將小于 。
5.（2024山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬）地球大氣層對(duì)光線
的折射會(huì)使我們提前看到日出，稱為蒙氣差效應(yīng)。
地理老師制作了教具來演示這一效應(yīng)，如圖所示為
教具中“地球”的北極俯視圖，“地球”半徑為 ，
繞“地軸”逆時(shí)針自轉(zhuǎn)周期為，折射率為 的“大
B
A. B. C. D.
氣層”厚度為 。以平行光入射充當(dāng)“太陽光”，則由于“大氣層”的存在，“地球赤道”
上的點(diǎn)相對(duì)于沒有“大氣層”將提前約多長時(shí)間看到“太陽光” （參考數(shù)據(jù)：
， ）( )
【解析】 由于光線發(fā)生折射,本來看不見太陽的地方看到了
太陽。要求“地球赤道”上的點(diǎn)相對(duì)于沒有“大氣層”提前多長
時(shí)間看到“太陽光”,我們可找到某一條“太陽光”經(jīng)過大氣層折
射后與“地球赤道”相切于點(diǎn) （【點(diǎn)撥】此時(shí)在“地球赤道”的
點(diǎn) 的人正好可觀察到第一道曙光。）。若沒有“大氣層”,該
點(diǎn)跟隨“地球”自轉(zhuǎn)經(jīng)過一定時(shí)間到達(dá)某一點(diǎn) 時(shí),“太陽光”能
第一次照射到點(diǎn)點(diǎn)。求出“地球”從點(diǎn)轉(zhuǎn)到 的時(shí)間即可。(【點(diǎn)撥】此時(shí)在“地球赤
道”的點(diǎn) 的人正好可觀察到第一道曙光。)
. .
. .
.
.
有“大 氣層” 光路如圖所示,點(diǎn)觀察到第一道曙光時(shí),設(shè)光在大氣層外的入射角為 ,進(jìn)入大
氣層后的折射角為,由幾何關(guān)系可得,解得 ,根
據(jù),可得,解得 。
無“大 氣層” 點(diǎn)需隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)到 點(diǎn)時(shí)才能觀察到日出,由幾何關(guān)系有
（【點(diǎn)撥】 ,
,。）,故提前看到“太陽光”的時(shí)間為 ,B正
確。
. .
6.（2025四川達(dá)州模擬）如圖所示，一棱鏡的橫截面為直角三角形
,，斜邊 。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線沿
圖示方向從邊的中點(diǎn)射入棱鏡，光線恰好垂直于 邊射出。在截
面所在的平面內(nèi)將入射光線繞點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 角時(shí)，光線恰好
垂直于 邊射出。不考慮光線沿原路返回的情況，已知棱鏡對(duì)該光的
折射率，光在真空中的傳播速度為 ,求:
（1） 光線繞點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過的角度 ;
【答案】
【解析】 光線垂直 邊射出時(shí)的光路如圖1所示,
圖1
由幾何關(guān)系得 ,
又,故 ,
可得 ,
光線垂直 邊射出時(shí)的光路如圖2所示,
圖2
由幾何關(guān)系得 ,
故 為等腰三角形,
,
又,故 ,
可得 ,
則入射光線繞 點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過的角度為
。
（2） 從邊垂直射出的光線在棱鏡中傳播的時(shí)間 。
【答案】
【解析】 根據(jù)幾何關(guān)系得
, ,
,
,
故 ,
光線在棱鏡中傳播的距離為 ,
又有, ,
聯(lián)立解得 。
覺醒原創(chuàng)
1.［多選］如圖，一橫截面為直角三角形的玻璃磚，， ，一束
平行于邊的單色光從邊上的點(diǎn)射入玻璃磚，經(jīng)邊折射后打到邊上的 點(diǎn)，
已知，，，光在真空傳播的速度為，玻璃磚的折射率為 ，
則下列說法正確的是( )
AD
A.
B.如果逐漸增大光在點(diǎn)的入射角，光可能在 面上發(fā)生全反射
C.該單色光經(jīng)邊折射后在邊上的 點(diǎn)射出玻璃磚
D.光從點(diǎn)入射到從玻璃磚射出所經(jīng)歷的最短時(shí)間為
【解析】 在三角形 中,根據(jù)余弦定理可知
,解得,所以三角形 為
等腰三角形,則,,作出過 點(diǎn)的法線,如圖所
示,根據(jù)幾何關(guān)系可得光線在點(diǎn)入射角為,折射角為 ,根
據(jù)光的折射定律,玻璃磚的折射率 。
光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射,光從光疏介質(zhì)射入
光密介質(zhì)時(shí)不可能發(fā)生全反射。
設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為,則,根據(jù)幾何關(guān)系可得光在 面上的入射
角為（【易錯(cuò)】入射角是入射光線與法線的夾角,所以這里的入射角為 的余
角。）,,所以光在面上發(fā)生全反射,不從 面射出。
作出面上入射光線,如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可得在面上的入射角為 ,
,所以在面上不發(fā)生全反射,光最先從 面射出,根據(jù)幾何關(guān)系得
,所以光從 點(diǎn)入射到從玻璃磚射
出所經(jīng)歷的最短時(shí)間 。
. .
. .
2.某同學(xué)采用圖甲所示的裝置研究光的干涉現(xiàn)象，兩狹縫、間距離、兩狹縫 、
寬度和狹縫到光屏的距離 均可調(diào)，一束紅光通過該裝置得到的干涉圖樣如圖乙所示。
則下列說法正確的是( )
A.干涉圖樣中相鄰兩個(gè)亮條紋中心的間距和相鄰兩個(gè)暗條紋中心的間距不相等
B.若只將紅光換成綠光，其他條件不變，則干涉圖樣中相鄰亮條紋間的距離 一定增大
C.若增大狹縫到光屏的距離，同時(shí)適當(dāng)減小兩狹縫、寬度 ，其他條件不變，則干
涉圖樣中相鄰亮條紋間的距離 一定增大
D.若減小狹縫到光屏的距離，同時(shí)減小兩狹縫、間距離 ，其他條件不變，則干涉
圖樣中相鄰亮條紋間的距離 一定減小
√
【解析】 干涉圖樣中相鄰的兩個(gè)亮條紋中心間距和相鄰的兩個(gè)暗條紋中心間距是
相等的。
根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式 ,可知對(duì)于同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,光的波長
越長,干涉條紋的間距越大,綠光的波長小于紅光的波長,換成一束綠光后干涉圖樣中相鄰
亮條紋間的距離 一定減小。
根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式 ,可知相鄰亮條紋間的距離與兩狹縫 、
寬度無關(guān),若增大狹縫到光屏的距離,相鄰亮條紋間的距離 一定增大。
根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式 ,可知狹縫到光屏的距離和、間距離
都變化時(shí),相鄰亮條紋間的距離取決于兩量的比值,若減小狹縫到光屏的距離 ,同時(shí)減
小兩狹縫、間距離,則干涉圖樣中相鄰亮條紋間的距離 的變化不確定。
3.玻璃磚是一種光學(xué)性能較理想的裝飾材料，在室內(nèi)裝飾裝修中被廣泛應(yīng)用。如圖所示，
一橫截面為半圓形的透明玻璃磚，其圓心為，半徑為， 為半圓的直徑，一束紅色
光從點(diǎn)垂直于直徑射入玻璃磚，已知 ，光線第一次射到玻璃磚圓弧面
上時(shí)恰好在點(diǎn)發(fā)生全反射，光在真空中傳播的速度大小為 。求:
（1） 玻璃磚相對(duì)于該紅色光的折射率 ；
【答案】
【解析】 作出光線在玻璃磚內(nèi)傳播的光路圖如圖所示,光線在 點(diǎn)恰好
發(fā)生全反射,設(shè)在點(diǎn)的入射角為臨界角,
根據(jù)幾何關(guān)系可得
即
根據(jù)折射定律有
解得 。
（2） 紅色光從點(diǎn)入射到第一次射出玻璃磚所經(jīng)歷的時(shí)間 。
【答案】
【解析】 根據(jù)光的反射定律可得,在中,則 為
等邊三角形,光在點(diǎn)的入射角,則光線在 點(diǎn)也恰好發(fā)生全反射。根據(jù)光的
反射定律,在點(diǎn)的反射角,根據(jù)幾何關(guān)系可得在點(diǎn)的入射角,
則光線在點(diǎn)也恰好發(fā)生全反射,根據(jù)光的反射定律可知光線在 點(diǎn)的反射角
,又因?yàn)?則光線最終垂直于 面射出玻璃磚,光路圖如圖所
示。
根據(jù)幾何關(guān)系可得
光在玻璃磚中傳播的速度大小為
傳播的時(shí)間為
解得 。

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