文档内容
第61讲 光的波动性
目录
01、考情透视，目标导
航
02、知识导图，思维引航.............................................................................................1
03、考点突破，考法探究.............................................................................................2
考点一.光的干涉现象..............................................................................................2
知识点1.双缝干涉.............................................................................................2
知识点2.薄膜干涉.............................................................................................3
考向1.双缝干涉.................................................................................................4
考向2.薄膜干涉.................................................................................................5
考点二.光的衍射和偏振现象..................................................................................6
知识点1.对光的衍射的理解.............................................................................6
知识点2.单缝衍射与双缝干涉的比较.............................................................6
知识点3.光的干涉和衍射的本质.....................................................................7
知识点4.光的偏振.............................................................................................7
考向1.对衍射现象的理解.................................................................................7
考向2 干涉、衍射图样的比较......................................................................8
考向3 光的偏振..............................................................................................8
考点三.几何光学与物理光学的综合......................................................................9
04、真题练习，命题洞见...........................................................................................11
2024·山东·高考物理第2题
2024·辽宁·高考物理第1题
考情 2024·江苏 ·高考物理第1题
分析 2024·广东 ·高考物理第8题
2024·湖南 ·高考物理第10题
2024·浙江 ·高考物理第9题
复习
目标1.知道双缝干涉和薄膜干涉，知道形成明暗条纹的条件。
目标
目标2.知道光的衍射、偏振现象。考点一.光的干涉现象
知识点1.双缝干涉
(1)条纹间距公式
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＝nλ(n＝0，1，2，…)时，光屏上P′处出现亮条纹；当Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹。
知识点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，
在膜的前表面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)亮、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，光在薄膜中
1 2
的波长为λ，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现亮条纹；在Q处，Δr ＝(2n＋1)(n＝0，1，
2，3…)，薄膜上出现暗条纹。
(3)薄膜干涉的应用
干涉法检查平面，如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被
检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，
则干涉条纹发生弯曲。
考向1.双缝干涉
1.在图所示的双缝干涉实验中，光源S到缝S 、S 距离相等，P 为S S 连线中垂线与光屏的交
1 2 0 1 2
点。用波长为400 nm的光实验时，光屏中央 P 处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹)，P处
0
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】 由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，＝λ ，当改用波长为600 nm的光实验时，
1
则有＝λ ，联立以上两式解得n＝2，即P处将呈现第2条亮条纹，A正确。
2
2.用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图 5甲所示，改变双缝间的
距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(
)
A.倍 B.倍
C.2倍 D.3倍
【答案】 B
【解析】 光的双缝干涉条纹中，相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx＝λ，式中l为双缝到光屏
的距离，d为双缝的间距，λ为光的波长，根据题图可知Δx ＝2Δx ，l与λ相同，则d ＝d
乙 甲 乙
，B正确，A、C、D错误。
甲
考向2.薄膜干涉
1.如图所示，关于薄膜干涉现象及其应用，下列说法正确的是( )
A.如图甲所示，竖直放置的肥皂液膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，形成明暗相间的竖直条纹
B.如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看
起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的
C.如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波
发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的
D.如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到
等间距的明暗相间的圆环状条纹
【答案】 C
【解析】 竖直放置的肥皂液膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹，故A错误；照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，从薄膜前后
两表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的，故B错误；利用光的干涉检
查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，根据条纹弯曲的方向，
说明此处是凹下的，故C正确；把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸
透镜，由于凸透镜下表面是曲面，所以空气膜厚度越往外越厚，所以看到的明暗相间的圆环状条纹越往外
越密，故D错误。
2.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图，G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面
石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知 C的膨胀系数小
于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是( )
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【答案】 A
【解析】 由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增加的高度大于C增加的高度，
所以标准平面石英板被顶起，劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动，
故A正确。
考点二.光的衍射和偏振现象
知识点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，
光才可以看作是沿直线传播的。
知识点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 条纹宽度相等条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
同
条纹清晰，亮度基本
点 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗
相同
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干
相同点
涉、衍射都有明暗相间的条纹
知识点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。
知识点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
从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
源
在垂直于光的传播方向的平面
光的振 在垂直于光的传播方向的平面
内，光沿任意方向振动，且沿各
动方向 内，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。
考向1.对衍射现象的理解
1．(多选)某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某
次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布。下列说法正确的是( )
A．这位同学在缝屏上安装的是双缝
B．这位同学在缝屏上安装的是单缝
C．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝
D．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变小，应增大缝屏与光屏间的距离
【答案】BC
【解析】： 根据题意，由题图乙可知，条纹中间亮、两边较暗，是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单
缝，故A错误，B正确；根据题意，由公式Δx＝λ 可知，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝，若要使干涉条纹的间距变小，应减小缝屏与光屏间的距离，故D错误，C正确。
考向2 干涉、衍射图样的比较
2．小红利用图1所示的装置，观察红光的干涉、衍射现象，其中P是光学元件，且P到光屏的距离恒定，
通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样。下列说法正确的是( )
A．甲对应的P是双缝，双缝间距较大
B．乙对应的P是双缝，双缝间距较大
C．丙对应的P是单缝，缝的宽度较宽
D．丁对应的P是单缝，缝的宽度较窄
【答案】A
【解析】：甲图样和乙图样的条纹都是平行等距的，则是干涉条纹，则甲和乙对应的 P是双缝，根据Δx＝
λ可知，甲图样的条纹间距较小，则甲对应的双缝间距较大，选项 A正确，B错误；丙图样和丁图样的条
纹是平行不等距的，则为衍射条纹，则丙和丁对应的P是单缝，因丙图样的衍射现象较丁更明显，可知丙
对应的单缝的宽度较窄，选项C、D错误。
考向3 光的偏振
3．(多选)食品安全检验中碳水化合物(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α，这
一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α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。以下说法中正确的是( )
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
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α
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α
【答案】ACD
【解析】： 开始时A、B的透振方向相同，将被测样品P置于A、B之间后，S发出的光经A起偏再经过
样品后，振动方向转过了α角，从而与B的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O处光的强度会
明显减弱，故A正确，B错误；为使O处光强度最强，可以将B转过一定的角度，使B的透振方向与光经
过A和P后的振动方向相同，则B转过的角度应等于α，故C正确；为使O处光强度最强，也可以将A转过一定的角度，使光经过A和P后的振动方向与开始时B的透振方向相同，则A转过的角度应等于α，故
D正确。
考点三.几何光学与物理光学的综合
1.某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察 a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件
下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入
空气，发现a光的折射角比b光的大，则( )
A.在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B.在水中传播时，a光的速度比b光的大
C.在水中传播时，a光的频率比b光的小
D.由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【答案】 D
【解析】 根据相邻两条亮条纹的间距公式 Δx＝λ，可知λ <λ ，故A错误；根据折射定律 n
a b
＝，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气时，a光的折射角比b光的大，则n >n ，根据光
a b
在介质中的传播速度与折射率的关系 n＝，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B
错误；在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；由
水射向空气时根据n＝，可知a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
2.(多选)如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c。则
下列说法正确的是( )
A.用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹
间距
B.用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的
C.在水中a光的临界角大于b光的临界角
D.若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光
【答案】 ACD
【解析】 由图可知，单色光a的偏折程度小于单色光b的偏折程度，根据折射定律n＝知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长较大，根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx＝λ可
知，在d、l相同的条件下，干涉条纹间距与波长成正比，所以 a光的干涉条纹间距大于 b光
的干涉条纹间距，A正确；a光的波长长，则干涉条纹间距较大，但它们条纹宽度都是均匀的，
B错误；由全反射临界角公式sin C＝知，折射率n越大，临界角C越小，则在水中a光的临
界角大于b光的临界角，C正确；若a光与b光以相同入射角从水射向空气时，由于在水中 a
光的临界角大于b光的临界角，所以 b光的入射角先达到临界角，则 b光先发生全反射，首
先消失的是b光，D正确。
3.(多选)《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨
中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代
表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列
说法正确的是( )
A.水滴对a光的临界角小于对b光的临界角
B.在水滴中，a光的波长大于b光的波长
C.在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D.a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小
【答案】 AD
【解析】 第一次折射时，入射角相同，a光的折射角较小，根据n＝可知，a光的折射率较
大，根据sin C＝可知，水滴对a光的临界角小于对b光的临界角，故A正确；因为a光的折
射率较大，所以a光频率较大，波长较短，故B错误；a光的折射率较大，根据v＝可知，在
水滴中a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；由Δx＝λ知通过同一双缝干涉装置，
双缝干涉条纹间距与波长成正比，a光波长较短，条纹间距较小，故D正确。
4如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经 AB界面折射后分为a、b两束
光，则下列说法正确的是( )
A.b光的光子能量小于a光的光子能量B.现将入射光绕O点逆时针转动，则a光先消失
C.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉
条纹间距
D.在半圆形玻璃砖中，b光的传播时间小于a光的传播时间
【答案】 C
【解析】 因为玻璃砖对b光的偏折程度大于对a光的偏折程度，所以玻璃砖对 b光的折射
率大于对a光的折射率，所以b光频率高，光子能量大，故 A错误；根据sin C＝可知，b光
临界角小，现将入射光绕O点逆时针转动，增加光从玻璃砖射向空气的入射角，则 b光先消
失，故B错误；b光频率高，波长短，根据Δx＝λ可知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实
验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故C正确；根据v＝，可知
在半圆形玻璃砖中，b光的速度小，路程相同，则b光传播时间较长，故D错误。
1．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c
放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与
标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
【答案】C
【详解】单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发生干涉，形成干涉
条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，
即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a
的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。
故选C。
2．（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向
固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（ ）
A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离
【答案】A
【详解】由于干涉条纹间距 ，可知：
A．换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距 变小，故A正确；
B．换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距 变大，故B错误；
C．增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距 变大，故C错误；
D．减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距 ，故D错误。
故选A。
3．（2024·江苏·高考真题）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将
手机屏幕旋转90度，会观察到（ ）
A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮
【答案】D
【详解】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向
与屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，屏幕旋转90度后，左右镜片
的透振方向也转动了90度，因此左边镜片变暗，右边镜片变亮。
故选D。
4．（2024·广西·高考真题）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜
反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源
S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l， ，镜面与光屏垂直，单色光波长为 。下列说法正确的是
（ ）A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 ，则该液体的折
射率为
【答案】AD
【详解】AB．根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知
故A正确，B错误；
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据
其中c为在真空中的光速，则
故C错误；
D．若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 ，根据条纹间距公式
有
可得
结合C选项的分析可知所以
故D正确。
故选AD。
5．（2024·湖南·高考真题）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜
沿 放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度 ，如图所示。S为
单色点光源。下列说法正确的是（ ）
A．沿 向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B．沿 向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C．若 ，沿 向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D．若 ，沿 向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动
【答案】BC
【详解】CD．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干
光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离
为d，则
d = 2aS到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式
可得
则若θ = 0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也
不会移动，故C正确，D错误；
AB．同理再次画出光路图有沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减
小，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，
B正确。
故选BC。
6．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱
B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量
D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化
【答案】CD
【详解】A．相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误；
B．根据
具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误；
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确；
D．自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到
明暗变化，故D正确。
故选CD。
7.（2024·上海·高考真题）神秘的光光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意
义的实验。逐渐揭开了光的神秘面纱。人类对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。
在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。
（1）实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。
A． B． C． D．
（2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比A．增加 B．不变 C．减小
（3）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 （多选）
A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器
C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器
（4）．某紫外激光波长为 ，其单个光子能量为 。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截
止频率为 ，则逸出光电子的最大初动能为 。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
【答案】（1）B （2）B （3）AD （4）．
【解析】[1] 条暗条纹间距为 ，说明条纹间距
又
解得
故选B。
[2]加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变，B正确。
故选B。
[3]移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝
到光屏的距离可以增大中央亮纹宽度。
故选AD。
[4]单个光子频率为
根据普朗克量子化思想，单个光子能量
[2]所用光电材料的截止频率为 ，则逸出功为
根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子最大初动能为
