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第75 课时 光的干涉、衍射和偏振
目标要求 1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件。3.知道发生
明显衍射的条件。
考点一 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 条纹，某些区域相互减弱，出现
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。
(1)条纹间距：Δx＝l
d 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：
如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为
Δr＝r2－r1。
当Δr＝nλ(n＝0，1，2…)时，光屏上P'处出现明条纹。
当Δr＝(2n＋1) λ
2(n＝0，1，2…)时，光屏上P'处出现暗条纹。
4.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，
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，光在薄膜中的波长为λ。
在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现明条纹。
在Q 处，Δr＝(2n＋1) λ
2(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。
(3)应用：增透膜、检查平面的平整度。
1
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例1 (2024·黑吉辽·4)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
例2 (多选)(2024·广西卷·9)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，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。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l
2aλ
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为l
aλ
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nλ
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Δx，则该液体的折射
率为
l
2a Δ x λ
例3 (2024·山东威海市二模)如图所示，将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上，在一端夹入两张
纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当红光从上方入射时，可以看到明暗相间的条
纹。已知红光的波长为λ，下列说法正确的是( )
A.暗条纹是两列反射光波谷与波谷叠加的结果
B.相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为λ
2
C.若抽去一张纸片，干涉条纹将变密
D.若将红光换为蓝光，干涉条纹将变疏
2
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[变式] (2024·山东烟台市二模)如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两
块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x 方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，
观察到的干涉条纹形状可能正确的是( )
考点二 光的衍射和偏振
1.光的衍射
发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝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.光的偏振
(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿 振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都
。
(2)偏振光：在 于光的传播方向的平面上，只沿着某个 的方向振动的光。
(3)偏振光的形成
①让自然光通过 形成偏振光。
②让自然光在两种介质的界面发生反射和 ，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。
(4)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。
(5)光的偏振现象说明光是一种 波。
1.阳光下茂密的树林中，地面上的圆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.光遇到障碍物时都能产生衍射现象。( )
4.自然光是偏振光。( )
例4 如图所示的4 种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图
样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的4 幅图中从左
往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A.红黄蓝紫
B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄
D.蓝黄红紫
3
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单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻亮(暗)条纹间距不等
各相邻亮(暗)条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相同
相同点
干涉、衍射都有明暗相间的条纹，干涉、衍射都是波特有的现象；从本质上看都属
于光波的叠加，干涉是从双缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是
由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的
例5 (2024·江苏卷·2)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
考点三 几何光学与物理光学的综合应用
1.光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由v＝λf 知，当f 不变时，波长改变，光速改变。
2.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，由n＝c
v 知，n 越大，传播速度越小。
3.光的频率、折射率、波速、波长的对应关系
颜色
红橙黄绿蓝靛紫
频率f
低→高
同一介质中折射率n
小→大
同一介质中速度v
大→小
波长λ
大→小
临界角
大→小
通过棱镜的偏折角
小→大
例6 (2024·山东滨州市期末)如图所示为一束太阳光射到截面为六边形的冰晶上时的光路图，a、b 为
其折射出的光线中的两种单色光，下列说法不正确的是( )
A.在冰晶中，a 光的传播速度较大
B.通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距较大
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C.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较小
D.用同一装置做单缝衍射实验，a 光的中央亮条纹更宽
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答案精析
考点一
1.亮 暗
2.相同
例1 A [由干涉条纹间距Δx＝l
d λ 可知，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Δx 变小，故A 正确；换用红色激光照双缝，波长λ 变大，则相邻两条亮纹中央间距Δx 变大，故B 错误；
增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx 变大，故C 错误；减小光源与纸板的距离，不会影
响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D 错误。]
例2 AD [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Δx＝l
d λ
＝l
2aλ，故A 正确，B 错误；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λf＝
c，v＝λ1f＝c
n，其中c 为在真空中的光速，则λ1＝λ
n，故C 错误；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Δx，根据条纹间距公式有Δx＝l
2aλ2，可得λ2＝2a Δ x
l
，结合C 选项
的分析可知λ2＝2a Δ x
l
＝λ
n' ，所以n'＝
l
2a Δ x λ，故D 正确。]
例3 B [
根据波的干涉规律，暗条纹是两列反射光波峰与波谷叠加的结果，故A 错误；如图所示为相邻两亮条纹的
截面图，n 处薄膜厚度为dn，n＋1 处薄膜厚度为dn＋1，则对应的光程差为薄膜该处厚度的2 倍，ΔRn＝2dn
＝nλ，ΔRn＋1＝2dn＋1＝(n＋1)λ，则相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为dn＋1－dn＝λ
2，故B 正确；相邻
亮条纹间距Δx＝dn＋1−dn
tanθ
＝
λ
2tanθ ，若抽去一张纸片，θ 减小，干涉条纹间距变大，则干涉条纹将变疏；
若将红光换为蓝光，光的波长变短，干涉条纹间距变小，则干涉条纹将变密，故C、D 错误。]
[变式] B [由题意可知，当用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气
薄膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，干涉条纹宽窄的差异是由空气薄膜变化率的不同所导致的：
变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄。即
空气薄膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄。由本题空气薄膜的形状可知，薄膜的厚度越大的地方，
薄膜厚度变化率越小，条纹间距越大，条纹越宽；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度变化率越大，条纹间
距越小，条纹越窄。因此观察到的干涉条纹形状可能正确的是B。]
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考点二
2.(1)一切方向 相同 (2)垂直 特定
(3)①偏振片 ②折射 (5)横
判断正误
1.× 2.√ 3.√ 4.×
例4 B [双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽
度都逐渐减小，因此1、3 为双缝干涉条纹，2、4 为单缝衍射条纹。相邻亮条纹间距Δx＝L
d λ，红光波长比
蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3 分别对应红光和蓝光。而在单缝衍射
中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4
分别对应紫光和黄光。综上所述，1、2、3、4 四幅图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，故选
B。]
例5 D [立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，用这种特殊眼镜去观看手机液晶屏
幕，左镜片明亮，说明光的振动方向与镜片的透振方向平行；右镜片暗，说明光的振动方向与镜片的透振
方向垂直。将手机屏幕旋转90 度后，光的振动方向与左镜片的透振方向垂直，与右镜片的透振方向平行，
左镜片变暗，右镜片变亮。故选D。]
考点三
例6 C [太阳光射入六边形冰晶时，a 光的折射角大于b 光的折射角，由折射定律n＝sini
sin r ，冰晶对a 光
的折射率小于对b 光的折射率，由v＝c
n判断可知，在冰晶中，a 光的传播速度较大，故A 正确；a 光的折
射率小于b 光的折射率，故a 光的频率小于b 光的频率，由于c＝λf，所以a 光的波长大于b 光的波长，根
据双缝干涉条纹间距公式Δx＝l
d λ 知a 光相邻条纹间距较大，故B 正确；由临界角公式sin C＝1
n可知，a
光的折射率较小，a 光的临界角较大，故C 错误；由于a 光的波长大于b 光的波长，根据单缝衍射实验中，
入射光的波长越长，中央亮条纹越宽，故a 光中央亮条纹更宽，故D 正确。]
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