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专题11.2 光的干涉、衍射和偏振【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：干涉、衍射、激光、偏振、电磁波。
（1）观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。
知道光是横波。
（2）通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
（3）.知道电磁波的发射、传播和接收。认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和
典型应用。
2.科学态度与责任：初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，
体会物理学对统一性的追求。
【讲考点题型】
【知识点一】光的干涉现象
1.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；白光照射时，中
央为白色亮条纹，其余为彩色条纹.
2.双缝干涉
（1）条纹间距：Δx＝λ，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1所示，相干光源S 、S 发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r －r .
1 2 2 1
当Δr＝kλ（k＝0，1，2…）时，光屏上P′处出现明条纹.
当Δr＝（2k＋1）（k＝0，1，2…）时，光屏上P′处出现暗条纹.
【例1】（2022·山东·高三专题练习）如图所示为双缝干涉部分示意图，双缝间距为 d，双缝至屏
的距离为 ，整个装置处于折射率为 的均匀透明介质中。若单色光在真空中波长为 ，则相邻条
纹间距 为（ ）A． B． C． D．
【答案】 C
【解析】设单色光在透明介质中的波长为 ，由
可得
根据公式 可得
故C正确，ABD错误。
故选C。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维及物理观念。
【变式训练1】（2022·上海徐汇·三模）如图是单色光的“杨氏双缝干涉实验”，若要使干涉条纹
变宽，可以（ ）
A．增大单缝到双缝之间的距离
B．减小单缝到双缝之间的距离
C．增大双缝到屏幕之间的距离
D．减小双缝到屏幕之间的距离
【答案】 C
【解析】根据条纹间距公式 ，其中 表示双缝到屏的距离， 表示双缝之间的距离，可知若要使干涉条纹变宽，可知增大双缝到屏幕之间的距离和减小双缝之间的距离，换波长较长的光，
故C正确，ABD错误。
故选C。
【归纳总结】（1）相邻两条亮（暗）条纹间的距离公式：Δx＝λ，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）亮暗条纹的判断方法
如图所示，相干光源S 、S 发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r －r 。
1 2 2 1
当Δr＝kλ（k＝0，1，2，…）时，光屏上的P′点处出现亮条纹。
当Δr＝（2k＋1）（k＝0，1，2，…）时，光屏上的P′点处出现暗条纹。
【知识点二】薄膜干涉
（1）薄膜干涉形成原因：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Δr，等于薄膜厚度的2倍.
在P 、P 处，Δr＝nλ（n＝1，2，3…），薄膜上出现明条纹.
1 2
在Q处，Δr＝（2n＋1）（n＝0，1，2，3…），薄膜上出现暗条纹.
【例2】（2022·天津·模拟预测）下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是（ ）
A．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮
B．雨后的彩虹
C．透过昆虫的翅膀看阳光呈显彩色
D．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色
【答案】 D
【解析】A．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故A错误；
B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故B错误；
C．透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故C错误；D．油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故D正确。
故选D。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念。
【变式训练2】（2022·上海奉贤区致远高级中学高二期末）如图，将点燃的酒精灯置于肥皂薄膜
前，薄膜上会出现明暗相间的条纹。这是光的（ ）
A．干涉现象 B．衍射现象 C．反射现象 D．折射现象
【答案】 A
【解析】将点燃的酒精灯置于肥皂薄膜前，薄膜上会出现明暗相间的条纹，这是光的薄膜干涉现
象。BCD错误，A正确。
故选A。
【归纳总结】薄膜干涉条纹特点
①单色光：明暗相间的水平条纹。
②白光：彩色水平条纹。
【知识点三】光的衍射和偏振现象
1.对光的衍射的理解
（1）波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差
别。
（2）衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，
光才可以看做是沿直线传播的。
2.单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射 双缝干涉
不 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
同 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
点 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有
相同点
明暗相间的条纹
3.光的干涉和衍射的本质
光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理。都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。
4.光的偏振
（1）自然光与偏振光的比较
类别 自然光（非偏振光） 偏振光
光的来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
在垂直于光的传播方向的平面
光的振动方 在垂直于光的传播方向的平面内，
内，光沿任意方向振动，且沿各
向 光沿特定方向振动
个方向振动的光的强度相同
（2）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。
【例3】（多选）（2022·山东·高考真题）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现
象，狭缝 ， 的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏
上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 、 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是
暗条纹
【答案】 ACD
【解析】A．由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭
缝时，同时也发生衍射，故A正确；
B．狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象
减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；
C．根据条纹间距公式 可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹
的中心间距增大，故C正确；
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 、 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是
暗条纹，故D正确。
故选ACD。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。【变式训练3】（多选）（2022·河南·模拟预测）下列说法中正确的是（ ）
A．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
B．光的偏振实验表明，光是一种纵波
C．采用同一装置做双缝干涉实验，红光比紫光条纹宽度大
D．由于超声波的频率很高，所以超声波容易发生衍射现象
E．在同一种介质中，波长越短的光传播速度越小
【答案】 ACE
【解析】A．光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，即光从折射率大的介质射向折射
率小的介质时可能发生全反射，A正确；
B．光的偏振实验表明，光是一种横波，B错误；
C．因红光的波长大于紫光，采用同一装置做双缝干涉实验，根据 ，可知，红光比紫光条
纹宽度大，C正确；
D．由于超声波的频率很高，则波长较短，所以超声波不容易发生衍射现象，D错误；
E．同一种介质对波长越短的光折射率越大，再根据 可知在同一种介质中，波长越短的光传
播速度越小，E正确。
故选ACE。
【必备知识】对偏振光的理解要点
（1）当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时，透射的光最强；当偏振光的偏振方向与
偏振片的透振方向垂直时，光不能穿过偏振片。
（2）当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时，仍会有部分光透过偏振片，
只是透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间。
【例4】（多选）（2022·新疆·叶城县第二中学高三期末）关于光现象及其应用，下列说法正确的
是（ ）
A．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．在站台上听到驶来的火车汽笛声音调变高，是声波的多普勒效应
E．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
【答案】 BDE
【解析】A．“海市蜃楼”是远处的景物发出的光线经过不均匀的空气时发生折射形成，故A错
误；
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，故 B正确；
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹是光的衍射现象，故C错误；
D．在站台上听到驶来的火车汽笛声音调变高，是声波的多普勒效应，故D正确。
E．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，但频率不变，故波长变短，故E正确。
故选BDE。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。
【变式训练4】（多选）（2022·福建·上杭一中模拟预测）以下说法中不正确的是（ ）
A．图甲可知，系统发生共振时驱动力的频率为f
0
B．图乙是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为绿色光，两相邻亮条纹间距离 增大
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若只增大薄片的厚度，条纹间距
将变大
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时。从图示位置开始转动
90°时，光屏P上的光亮度最暗
【答案】 BC
【解析】A．从图甲可以看出共振曲线在f 处振幅最大，则系统发生共振时驱动力的频率为f ，故
0 0
A正确；
B．乙图中，根据
若只将光源由红色光改为绿色光，波长减小，两相邻亮条纹间距离将减小，故B错误；
C．当增大薄片的厚度，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间
距会变小，故C错误；
D．当M固定不动，缓慢转动N时。从图示位置开始转动90°时，则M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗。故D正确。
本题选错的，故选BC。
【必备知识】1．现象：各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清。若在
单色光传播途中，放一个较小的不透明的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著
名的泊松亮斑，如图所示。
2．小障碍物的衍射图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外
还有不等间距的明暗相间的圆环。与小孔衍射图样有明显区别。
【知识点四】电磁振荡、电磁波
1.麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场.
2.电磁波
（1）电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波.
（2）电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同
（都等于光速）.
（3）不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小.
（4）v＝λf，f是电磁波的频率.
3.电磁波的发射与接收
（1）发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行调制（两种方式：
调幅、调频）.
（2）接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调出来，调幅波的
解调也叫检波.
4.电磁波谱
按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电
波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
5.对麦克斯韦电磁场理论的理解
6.电磁波与机械波的比较名称
电磁波 机械波
项目
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点（波源）的振动产生
必须有介质（真空中不能传
传播介质 不需要介质（在真空中仍可传播）
播）
波的种类 横波 既有横波也有纵波
由介质和频率决定，在真空中等于
速度特点 仅由介质决定
光速（c＝3×108 m/s）
能量 都能携带能量并传播能量
速度公式 v＝λf
遵循规律 都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
【例5】（2022·浙江·高三开学考试）无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在 LC振荡电路
中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电 B．振荡电流正在减小
C．电流流向沿a到b D．电场能正在向磁场能转化
【答案】 B
【解析】由图可知，此时电容器正在充电，电路中电流正在减小，电路中的电流沿顺时针方向，
磁场能在向电场能转化，故B正确，ACD错误。
故选B。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念。
【变式训练5】（2022·安徽省临泉第一中学高三开学考试）如图甲所示，在变化的磁场中放置一
个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，
下列说法正确的是（ ）A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
【答案】 C
【解析】A．若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产
生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；
B．对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误：
C．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭合电
路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C正确：
D．同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，D错
误。
故选C。
【方法总结】
电磁波是横波，电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图所示，电磁波沿z轴传播．
