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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第15 章 光学
第15.5 讲 光的干涉、衍射和偏振
【知识点精讲】
一、光的干涉
（1）光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互
减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相同，即亮纹和暗纹相间的现象。
（2）干涉条件：两列光的频率相同、相差恒定或两列光振动情况总是相同，能发生干涉
的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得。
（3）托马斯·杨的双缝干涉实验
①获得相干光源的办法
把点光源发出的一束光分成两束，能保证它们具有相同的频率和恒定的相差。
若用狭缝代替小孔，可得到更清晰的干涉条纹，这就是著名的杨氏双缝干涉实验，②光
的干涉的意义：证明了光的波动性。
③对光的干涉现象的解释
如图所示，S1、S2 是两个狭缝，S1S2=d，缝到屏的距离为L，L>>d，O 是S1S2 的中垂
线与屏的相交点。
(Ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现明条纹。
b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2
k ＋
1)
( k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
④单色光的干涉图样特点：中央为亮纹，两边是明、暗相同的条纹，且亮纹与亮纹间、
暗纹与暗纹间的间距相等。
1
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白光的干涉图样：若用白光做实验：则中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹，紫光最靠
近中央，彩色条纹显示了不同颜色光的干涉条纹间距是不同的。
⑤相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离
相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离△x=
λ
其中d 为两缝间的距离，L 为缝到屏的距离，λ 为光的波长。
(4)薄膜干涉
①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。
②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成
明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。
二．光的衍射
(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的
时候，衍射现象才会明显。
(2)衍射条纹的特点：
①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较：
单缝衍射
圆孔衍射
单
色
光
中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗
相间的条纹，且越靠外，亮条纹的
亮度越弱，宽度越小
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分
布着明暗相间的同心圆环，且越靠
外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越
小；②亮环或暗环间的距离随圆孔半
径的增大而减小
白
光
中央为亮且宽的白色条纹，两侧为
亮度逐渐变暗、宽度变窄的彩色条
纹，其中最靠近中央的色光是紫
光，离中央最远的是红光
中央是大且亮的白色亮斑，周围是不
等间距的彩色的同心圆环
②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上
时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。2
（3）单缝衍射与双缝干涉的比较
两种现象
比较项目
单缝衍射
双缝干涉
不
同
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
2
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点
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射
都有明暗相间的条纹
1 教育名师原创作品
三．光的偏振
(1)偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。
(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，
而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。
(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横
波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
（4）自然光与偏振光的比较：
自然光(非偏振光)
偏振光
光的
来源
直接从光源发出的光
①自然光通过偏振片后的光
②自然光被界面反射或折射后的反
射光或折射光
光的振
动方向
在垂直于光的传播方向的平面
内，光沿一切方向振动，且沿各
个方向振动的光波的强度相同
在垂直于光的传播方向的平面内，
光沿一个特定方向振动
联系
自然光通过偏振片后或被界面反射、折射后就转变为偏振光
【方法归纳】
对双缝干涉的理解
1．亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶
数倍。即：
|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0，1，2，3，…)
k＝0 时，PS1＝PS2，此时P 点位于屏上的O 处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级
亮条纹，k 为亮条纹的级次。
2．暗条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S1 和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。即：
|PS1－PS2|＝(2k－1)·(k＝1，2，3，…)
k 为暗条纹的级次，从第1 级暗条纹开始向两侧展开。
3．双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即
Δx＝λ。
4．用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。
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【最新高考题精练】
1. （2023 高考江苏学业水平选择性考试）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
2. （2023 高考山东高中学业水平等级考试）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
3. （2023 学业水平等级考试上海卷） 我国科学家获得单色性很好的两种光A，B，且频率νA小于νB，若
它们在真空中通过相同距离的时间分别是tA和tB，则tA tB，（选填“＞”“＜”“=”）。若它们通
过相同的双缝达到同一光屏，则频率为 的光产生的干涉条纹间隔更宽。
4
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4.（2020 高考北京卷）以下现象不属于干涉的是
A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C.白光经过三棱镜得到彩色图样
D.白光照射水面油膜呈现彩色图样
5．（2019 高考北京理综卷14）利用图1 所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得
到如图2 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
【最新模拟题精练】
1. (2023 山东泰安模拟). 如图，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间
形成一个倾角
很小的劈形空气薄膜，光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：（1）任意
一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹中心位置或暗条纹中心位置所
对应的薄膜厚度差恒定。由此可以判定在垂直水平面的入射光不变的情况下，相邻明条纹或暗条纹的间距
与倾角
（单位为rad）的关系图像可能正确的是（ ）
5
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A.
B.
C.
D.
2. （2023 广东实验中学质检）利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。
现将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的左端垫薄片，使标准
玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时可观察到图乙或图
丙的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A. 干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的
B. 当稍向右移动图甲中的薄片时，条纹间距会变小
C. 当换用频率更高的单色光照射时，条纹间距不变
D. 图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的
4. （2023 石家庄三模）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的
点位于双缝
和
的中垂线上，
在双缝与屏之间充满折射率为n 的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，屏上
点是一条暗条纹的中心，
点到
点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为
，双缝与屏之间的距
离为L，则双缝
和
间的距离为（ ）
6
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A.
B.
C.
D.
2. （2023 江苏南京市中华中学一模）肥皂泡在阳光下呈现斑斓色彩，下列说法中正确的是（ ）
A. 肥皂泡的斑斓色彩是由于光的色散形成的
B. 肥皂膜厚度的改变会导致彩色花纹的改变
C. 肥皂泡表面水分子间的作用力表现为斥力
D. 肥皂泡内气体的压强等于外部大气的压强
6．（2023 山东中学联盟考前押题）如图所示，竖直放置的肥皂膜的照片，按拍摄时间先后顺序从左至右
排列，可以看出干涉条纹间距随时间推移逐渐变化。下列说法正确的是
A．过肥皂膜最高和最低点的截面是梯形
B．肥皂膜上的条纹是前后两表面的反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜从形成到破裂，前后两表面夹角逐渐变大
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D．将肥皂膜外金属环上端的把柄在纸面内顺时针转动90°，条纹也会跟着转动90°
3. （2023 湖南二轮复习联考）某实验小组利用如图所示的实验装置探究光的干涉现象.
为单色光源，发
出波长为
的单色光，
为一平面镜.光源
发出的光和由光源
发出经过平面镜反射的光均照在竖直放
置的光屏上，形成明暗相间的条纹.光源
到平面镜的距离为
、到平面镜左端点的水平距离为
，平面镜
左端点到光屏的水平距离为
，则相邻两条亮纹之间的距离为（ ）
A.
B.
C.
D.
4. （2023 湖南新高考联盟第一次联考）光程是光学中的概念，定义为光在介质中经过的几何路程与该介
质折射率的乘积。当两束相干光的光程差为波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹。瑞利干涉仪就是利用
这个原理测量气体的折射率。如图甲所示，两束光的光程差为零时，屏幕上O 点为零级干涉亮条纹。将长
度为、装有待测气体的透明薄管放在S1后面，如图乙所示，零级亮条纹移至屏幕上的O'点，O 点为第
级干涉亮条纹。已知空气的折射率为
，所用光的波长为
，待测气体的折射率为（ ）
8
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A
B.
C.
D.
5（2023 山东潍坊期末）如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面
有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构。光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则（
）
A. 翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象
B. 翅膀灿烂闪烁是光的色散现象
C. 翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
D. 光在空气中的波长约是在翅脊中波长的
倍
6. （2023 云南昆明云南师大附中质检）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示的明暗相
间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度
随坐标
的变化图像，可能正确的是（ ）
A.
B.
9
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C.
D.
7. （2023 重庆名校质检） 把一个曲率半径很大
凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平画上，让单色光从
上方射入如图(甲)，这时可以看到亮暗相间的同心圆如图(乙)．这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫
做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环)，则应 ( )
A. 将凸透镜的曲率半径变大
B. 将凸透镜的曲率半径变小
C. 改用波长更长的单色光照射
D. 改用波长更短的单色光照射
8. （2023 重庆名校质检）一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表
面射出，光线分为a、b 两束，如图所示下列说法正确的是（ ）
A. 在玻璃中a 光的传播速度大于b 光的传播速度
B. 在真空中，遇到障碍物时b 光更容易产生明显的衍射现象
C. 增大空气一侧的入射角，a 光线先消失
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D. 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a 光
条纹间距大于b 光的条纹间距
9. （2023 山东潍坊三校联考）两个透明标准板M 和N 间形成楔形空气薄层，用某单色光从上向下照射时，
在空气膜的上表面可观察到明暗相间的干涉条纹，某同学想利用该装置测量单色光的波长，他沿着M 标准
板测出从第1 条中心亮纹到第5 条亮纹中心的距离为L，斜面倾角为
，则下列说法中正确的是（ ）
A. 波长大小为
B. 波长大小为
C. 实验中如果减小斜面的倾角，则相邻条纹间距将变小
D. 实验中如果用波长更长的光照射，则相邻条纹间距将变大
10. （2023 河北九师联盟质检）双缝干涉的实验装置如图甲所示，光源发出的白光通过透镜把单缝照亮，
单缝相当于一个线光源，又把双缝照亮，通过双缝的两束光产生干涉，在屏上出现彩色干涉条纹，为了测
量单色光的波长，可在单缝前加上滤光片获得单色光，在屏上将出现明暗相间的干涉条纹，通过测微目镜
可以观察到干涉条纹，用游标卡尺测量7 条明条纹中心之间的距离D 如图乙所示，双缝的间距用d 表示，
下列有关光的说法正确的是（ ）
A. 由图乙可得相邻亮条纹中心之间的距离为
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B. 若用激光做光源，则可以直接用激光束照射双缝，透镜、滤光片及单缝都不需要了
C. 因为可见光的波长短难测量，所以实验时让双缝间的距离大些，让双缝与屏之间的距离小些，才可让波
长的测量误差小些
D. 若实验中所用的单色光的频率为
，则双缝到屏之间的距离为
11. 下列对生活中光学现象的描述正确的有（ ）（填正确答案标号。选对1 个得2 分，选对2 个得
4 分，选对3 个得5 分，每选错1 个扣3 分，最低得分为0 分）
A．雨后的彩虹是由于光透过空气中的小水珠发生了衍射现象
B．日食和月食的形成都是由光沿直线传播引起的
C．影子的边缘都是模糊不清的，这是由光的衍射形成的
D．小轿车前边的挡风玻璃制成倾斜的，主要是为了让司机的像成像在正前方
E．观看“3D 电影”的眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相垂直
12．(多选)如图所示，电灯S 发生的光先后经过偏振片A 和B，人眼在P 处迎着入射光方向，看不到
光亮，则( )
A．图中a 光为偏振光
B．图中b 光为偏振光
C．以SP 为轴将B 转过180°后，在P 处将看到光亮
D．以SP 为轴将B 转过90°后，在P 处将看到光亮
13、如图所示，半径为R 的圆形偏振片P 的透振方向为竖直方向，一束横截面半径略小于R 的平行自
然光正对着偏振片P 照射后射到屏上。现以光的传播方向OO′为轴将偏振片P 旋转90°，则在偏振片P 旋
转的过程中( )
A．屏上出现圆形亮斑，亮度不变
B．屏上出现圆形亮斑，亮度变暗
C．屏上出现随偏振片P 旋转的亮条纹，且亮度不变
D．屏上出现随偏振片P 旋转的亮条纹，亮度变暗
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