高考物理一轮复习考点精讲精练第30讲　光的干涉、衍射和偏振（2份打包，原卷版+解析版）

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1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件.
2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.
3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．
考点一 光的双缝干涉现象
1．产生条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．
2．杨氏双缝干涉
(1)原理图如图所示
(2)亮、暗条纹的条件．
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．
a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．
b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)eq \f(λ,2)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)．
③条纹间距公式：Δx＝eq \f(l,d)λ.

（2024•深圳二模）1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为λ。如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx的描述正确的是（ ）
A．平面镜水平向左移动少许，Δx将变小
B．平面镜竖直向下移动少许，Δx将变小
C．光屏向左移动少许，Δx将变大
D．点光源S由红色换成绿色，Δx将变大
（2024•黑龙江模拟）有a、b两束单色光从空气中平行照射在平行玻璃砖上，它们经玻璃折射后射入空气的光线如图示，则有关a、b光的说法正确的是（ ）
A．在玻璃中传播时a光的速度较大
B．在同一双缝干涉实验装置发生干涉时a光的干涉条纹间距较大
C．从同一介质射向空气时a光发生全反射的临界角较小
D．a光和b光频率相同
（2024•海口一模）用图甲所示装置探究光的波动现象，用红光照射挡板上的双缝，光屏上得到如图乙所示的图样。为使中央亮条纹变宽，下列办法中可行的是（ ）
A．增大双缝间的距离
B．增大挡板和光屏间的距离
C．移动激光器远离光屏
D．将红色激光换成绿色激光
考点二 薄膜干涉现象
1．薄膜干涉现象
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．
2．薄膜干涉原理分析
(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)条纹对应的薄膜的厚度相等．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．
3．薄膜干涉的应用
干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．
（2024•枣庄一模）利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面，右侧垫有粗细均匀的直金属丝，在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜，其截面如图所示。用波长为λ的光，垂直标准工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行条纹，测出相邻亮条纹中心间的距离为Δx，金属丝与标准工件的接触点D到楔形顶端C点的距离为L，以下说法正确的是（ ）
A．条纹方向平行于CD
B．金属丝的直径
C．当金属丝向右移动少许时，Δx变小
D．在同一位置换用更细的金属丝时，Δx变小
（2024•苏州模拟）如图所示，两块标准平面玻璃板中间形成一个劈形空间，劈尖角θ＝2×10﹣4rad，（θ很小时，可认为sinθ≈tanθ≈θ）。用波长λ＝600nm的单色光从上方照射，从上往下看到干涉条纹。当在劈形空间内充满某种液体时，相邻亮条纹间距减小了0.5mm，则该液体的折射率为（ ）
A．B．C．D．
（2024•潍坊一模）制造半导体元件，需要精确测定硅片上涂有的二氧化硅（SiO2）薄膜的厚度。把左侧二氧化硅薄膜腐蚀成如图甲所示的劈尖，用波长λ＝630nm的激光从上方照射劈尖，观察到在腐蚀区域内有8条暗纹，且二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹，二氧化硅的折射率为1.5。则二氧化硅薄膜的厚度为（ ）
A．1680nmB．1890nmC．2520nmD．3780nm
考点三 光的干涉和衍射的比较
1．衍射与干涉的比较
注意 1.白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．
2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．
2．干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹．
（2024•河西区二模）可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象。用红光和蓝光完成各种实验，以下说法中正确的是（ ）
A．红光和蓝光分别射入同一块玻璃砖，蓝光在玻璃砖中的传播速度更大
B．红光和蓝光分别从纯水射向空气，蓝光发生全反射的临界角更大
C．用同样的装置进行双缝干涉实验，蓝光相邻两亮条纹间的间距更大
D．用红光进行单缝衍射实验，狭缝越窄，衍射后在屏上产生的中央亮条纹越宽
（2024•重庆模拟）如图所示，ABCD为半圆柱体玻璃的横截面，O为圆心，CD为直径，E为直径上一点。一束由a、b两种光组成的复色光从真空中由E点射入玻璃，a光传播至A点，b光传播至B点。所有光线与半圆面平行，AB∥CD，∠DEA＝60°，∠DEB＝37°，sin53°＝0.8，cs53°＝0.6，则下列说法正确的是（ ）
A．b光传播到B点会发生全反射
B．a光在玻璃中的传播速度小于b光
C．同一障碍物，a光的衍射现象比b光明显
D．a光沿EA传播的时间等于b光沿EB传播的时间
（2024•辽宁模拟）光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印制到硅片上。如图所示，DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率，则与没加入液体相比，下列说法正确的是（ ）
A．深紫外线进入液体后传播速度变大
B．传播相等的距离，深紫外线在液体中所需的时间更长
C．深紫外线光子的能量在液体中更大
D．深紫外线在液体中更容易发生衍射，能提高分辨率
考点四 光的偏振现象
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，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着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．偏振光的理论意义及应用
(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振现象说明了光波是横波．
(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
（2024•东城区一模）如图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲正中央的亮点是由于光通过小孔沿直线传播形成的
B．如图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的
C．如图乙中的P、Q是偏振片，P固定不动，缓慢转动Q，只有如图中所示P、Q的“透振方向”相平行的位置时光屏才是亮的
D．如图乙所示现象可以表明光波是横波
（2024•天津模拟）太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可。2023年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术的发展提供了重要保障和支撑。该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率。关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（ ）
A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波
B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象
C．该实验信号相比5G信号光子能量更小
D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小
（2024•全国一模）光学既是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景，下列关于光学现象说法中正确的是（ ）
A．“泊松亮斑”是圆孔衍射结果
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理
C．双缝干涉实验中，若只增大双缝的间距，则干涉条纹间距变大
D．汽车前窗玻璃使用偏振片是为了增加透射光的强度
题型1杨氏双缝干涉
（2024•惠州一模）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图（a）所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图（b）所示。他改变的实验条件可能是（ ）
A．换用了波长更短的单色光
B．适当减小了双缝到光屏之间的距离
C．适当增大了双缝之间的距离
D．换用了频率更低的单色光
（2024•金华二模）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光在真空中波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹。瑞利干涉仪就是一种利用该原理测量气体折射率的仪器。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l、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k级干涉亮条纹。已知空气的折射率为n0，所用光在真空中的波长为λ，待测气体的折射率为（ ）
A．B．
C．D．
（2024•曲靖一模）半圆形玻璃砖在光学中有许多重要应用，可以用来做许多光学实验。如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的左侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束光，则下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率
B．现将入射光绕O点顺时针转动，则b光先消失
C．在半圆形玻璃中，b光的传播时间大于a光的传播时间
D．分别用a、b光在同一个装置上做双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
题型2薄膜干涉
（2024•雨花区校级模拟）如图所示，将附有一层肥皂液膜的圆形铁丝圈竖直放置在红色光源的右侧，人在与光源同侧的位置观察液膜，下列说法正确的是（ ）
A．若将该装置放在地球表面上观察，可看到竖直直条纹
B．若将该装置放在空间站上观察，可看到水平直条纹
C．若该装置在地球表面观察到的水平直条纹的间距为Δx1，在月球表面观察到的水平直条纹的间距为Δx2，则Δx1＜Δx2
D．若将红色光源换为蓝色光源，在地球表面观察到的水平直条纹的间距将增大
（多选）（2024•乌鲁木齐二模）我国光伏发电技术处于世界领先地位。为提高光伏发电效率，需要在光伏玻璃的上表面涂一层增透膜，而增透膜材料的折射率对透光率有明显影响。我国某厂家发明了空心纳米粒子增透膜（内部呈蜂窝状结构），改变了材料的折射率，显著提高了透光率。若增透膜使用折射率为n1的实心纳米粒子材料制成，其最小厚度为d1；若增透膜使用折射率为n2的空心纳米粒子材料制成，其最小厚度为d2则（ ）
A．n1＜n2B．n1＞n2C．n1d1＝n2d2D．n1d1＞n2d2
（2023•山东模拟）如图所示，P、M、N为三个透明平板，M与P的夹角α略小于N与P的夹角β，一束平行光垂直P的上表面入射，下列干涉条纹的图象可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
题型3光的衍射
（2024•揭阳二模）关于光学现象，下列说法正确的是（ ）
A．图甲：光导纤维中，不管光的入射角多大，一定能发生全反射
B．图甲：若光源是白光，则射出光导纤维的光一定是彩色的
C．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了衍射现象
D．图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象
（2024•湖北模拟）将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。将激光水平射向塑料瓶小孔，观察到激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内，出现了“水流导光”现象。则下列说法正确的是（ ）
A．“水流导光”是一种光的衍射现象
B．“水流导光”是一种光的全反射现象
C．改用折射率较小的液体，更容易发生“水流导光”现象
D．激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度
（2024•海安市校级模拟）如图所示，一束宽度为d的平行光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，过挡板上边缘的水平延长线与竖直墙面相交于O点，下列说法正确的是（ ）
A．光线不会进入到O点下方的墙上
B．光只会沿直线前进，一定不会进入到O点下方的墙上
C．光的波长越长，光线进入到O点下方墙上的区域越大
D．光的能量越大，光线进入到O点下方墙上的区域越大
题型4光的偏振
（2024•西城区校级模拟）关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是（ ）
A．“3D电影”的播放和观看利用了光的干涉
B．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的波长变长
（多选）（2024•汕头一模）下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（ ）
A．甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象
B．乙图，海市蜃楼是光的反射现象
C．丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象
D．丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象
（多选）（2024•顺庆区校级一模）下列说法正确的是（ ）
A．若做简谐运动的弹簧振子的周期为T，振子动能大小的变化周期为0.5T
B．若某一物体运动过程中沿运动方向的合外力F与位移x之间满足关系F＝kx，说明该物体可能做简谐运动
C．与超声波相比，在相同条件下，频率较低的次声波更加容易发生明显衍射
D．根据折射率的计算式，与光的折射进行类比可知，超声波在真空中的传播速度比超声波在水中的传播速度更快
E．可以通过偏振现象区分横波与纵波
题型5电磁振荡物理量的变化、LC振荡电路的周期和频率
（2024•通州区模拟）LC振荡电路中，此时电容器上极板带正电，电流方向如图所示，则（ ）
A．线圈两端电压减小B．线圈中的电流减小
C．线圈中的磁通量减小D．线圈中的磁场能减小
（2024•浙江模拟）如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图线，如图乙为LC振荡电路的某一状态下磁感线的情况。则（ ）
A．图乙状态一定发生在0～t1时间内
B．图乙状态一定发生在t3～t4时间内
C．t1～t2时间内电路中磁场能增强
D．t2～t3时间内自感电动势减小
（2024•深圳二模）图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是（ ）
A．储罐内的液面高度降低时，LC回路振荡电流的频率将变小
B．t1﹣t2内电容器放电
C．t2﹣t3内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能
D．该振荡电流的有效值为
题型6电磁场理论、电磁波谱
（2022•海淀区模拟）麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（ ）
A．电容器正在充电
B．两平行板间的电场强度E在减小
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
（2024•海门区校级二模）“智能表带”是一种新型的通话工具。如图所示，使用时只要按动表带上的按钮，就能触发表带内的人体传导单元，从而将信号转换为身体可以传输的振动信号，通过手指传入耳朵，根据以上描述，下列说法正确的是（ ）
A．经过手指传播的信号是电磁波
B．该振动信号传播不依赖于介质
C．信号经表带传入手指的频率不变
D．信号经表带传入手指的传播速度不变
（2023•浙江模拟）某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为300m、397m、566m的无线电波，下列说法正确的是（ ）
A．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调
B．在电磁波发射技术中，只有调频这种调制方式
C．为更好接收波长为300m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1MHz
D．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
两种现象
比较项目
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
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
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