2026届高考物理一轮总复习第14章光第74讲光的干涉衍射和偏振课件

这是一份2026届高考物理一轮总复习第14章光第74讲光的干涉衍射和偏振课件，共52页。PPT课件主要包含了基础梳理·易错辨析，核心考点·重点突破，亮条纹，暗条纹，明暗相间，相差不多，某一特定，一切方向，偏振片，光的干涉现象等内容，欢迎下载使用。
第74讲　光的干涉、衍射和偏振
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__________，某些区域相互减弱，出现__________，且加强区域和减弱区域相互________的现象。2．条件：两束光的频率________、相位差________。
3．双缝干涉(1)原理如图所示。(2)条纹特点①单色光：形成____________的条纹，中央为亮条纹。②白光：光屏上出现________条纹，且中央亮条纹是________(填写颜色)。③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝________。
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________的两列光波。(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的________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　偏振1．光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长____________，甚至比光的波长________的时候，衍射现象才会明显。
2．三种衍射图样的比较(1)单缝衍射：若为单色光，中央为亮且______的条纹，两侧为明暗相间的条纹，条纹间距不等，且离中央条纹越远，亮条纹的亮度________，宽度________(如图甲所示)。
(2)单孔衍射：若为单色光，中央是大且亮的________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________，宽度________(如图乙所示)；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而________。(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照射到不透明的半径很______的圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现________，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。(如图丙所示)
3．光的偏振现象(1)偏振：光波只沿____________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____________振动的光，而且沿各个方向振动的光波的________都相同，这种光叫作自然光。(3)偏振光：在________于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
(4)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。(5)光的偏振现象说明光是一种______波。
三、激光的特点及应用1．传播方向、偏振、相位等性质完全________，可以进行光纤通信。2．平行度好，可以进行精确的________。3．亮度高，可以进行切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以做“光刀”。
1．光的颜色取决于折射率。(　　)2．只有频率相同的两列光波才能产生稳定的干涉图样。(　　)3．在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(　　)4．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。 (　　)5．自然光是偏振光。(　　)6．光学镜头上的增透膜利用的是光的干涉现象。(　　)7．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小。(　　)
(能力考点·深度研析)►考向1　双缝干涉
l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。
2．亮、暗条纹的判断方法对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差：
注意：对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。
如图所示，用某种频率的激光垂直照射双缝，光屏上O是中央亮条纹中心，P是O上方第2条亮条纹中心，O、P距离为y，双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，真空中光速为c，下列说法正确的是(　　)
(双缝干涉中亮、暗条纹的判断)在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波波长的1.5倍，P0为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波波长的2.5倍。则P0处和P1处将分别呈现(　　)A．亮条纹、暗条纹B．亮条纹、亮条纹C．暗条纹、亮条纹D．暗条纹、暗条纹
[答案]　C[解析]　光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波波长的1.5倍，S1、S2到P0处的光程一样，则光源S到P0处的光程差就等于光波波长的1.5倍，所以是暗条纹；光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波波长的2.5倍，则光源S经S1、S2到P1处的光程差等于光波波长，所以为亮条纹，故选C。
►考向2　薄膜干涉1．亮、暗条纹的判断(1)在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。
注意：式中λ为光在薄膜中的波长。
2．薄膜干涉现象的应用(1)增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。
(2)利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。
如图所示，关于薄膜干涉现象及其应用，下列说法正确的是(　　)
【跟踪训练】(2023·河北卷)制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是(　　)A．上述现象与彩虹的形成原理相同B．光在薄膜的下表面发生了全反射C．薄膜上下表面的反射光发生了干涉D．薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色
[答案]　C[解析]　上述现象是由于光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要为光的折射，上述现象与彩虹的形成原理不相同，故A错误；硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉，振动加强，故B错误，C正确；根据光的干涉中相互加强的条件，可知当薄膜的厚度发生变化时，满足加强条件的波长也会发生改变，导致硅片呈现不同的颜色，故D错误。故选C。
(基础考点·自主探究)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。
2．双缝干涉与单缝衍射的比较
3．光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，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．自然光与偏振光的比较
【跟踪训练】(对衍射现象的理解)某同学用红光做实验，拍摄到屏上亮条纹的照片如图甲、乙所示，则该同学做的是(　　)A．单缝衍射实验，甲图中单缝的宽度小B．单缝衍射实验，乙图中单缝的宽度小C．用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为绿光，中央亮纹宽度更大D．用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现黑白相间条纹
[答案]　A[解析]　双缝干涉条纹的特征是等宽等亮度，单缝衍射条纹的特征是中央条纹最宽，向两侧越来越窄，中央条纹最亮，向两侧越来越暗，所以该图片是单缝衍射实验的条纹。又因为单缝越窄条纹越宽，所以甲图中单缝的宽度小，A正确，B错误；波长越长，中央条纹越宽，所以用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为绿光，波长变短，中央亮纹宽度更小，C错误；用和甲图相同装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现彩色条纹，D错误。
(干涉和衍射的比较)(多选)(2022·山东卷)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S1、S2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S1、S2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
(对偏振光的认识)(多选)关于光的偏振，下列说法正确的是(　　)A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰C．所有的波都具有偏振现象D．自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光
[答案]　AB[解析]　自然光透过偏振片后的光振动方向只沿着偏振片的透振方向，故自然光透过偏振片后变为偏振光，故A项正确；拍摄水面下的景物时，加偏振片可以防止反射光的干扰，使像更清晰，故B项正确；只有横波才有偏振现象，故C项错误；自然光射到两种介质的界面上，调整入射角的大小，可以使得折射光和反射光都为偏振光，故D项错误。
(偏振现象的应用)奶粉的碳水化合物(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。
(1)偏振片A的作用是__________________________。(2)偏振现象证明了光是一种________。(3)以下说法中正确的是________。A．到达O处光的强度会减弱B．到达O处光的强度不会减弱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αD．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]　(1)把自然光转换成偏振光　(2)横波　(3)ACD
[解析]　(1)自然光不是偏振光，但自然光通过偏振片后变为偏振光，故A的作用是把自然光转换成偏振光。(2)偏振现象证明光是一种横波。(3)偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光度”是α，即偏振方向不再与B的透振方向平行，到达O处光的强度会减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于α，并使偏振片B的透振方向与偏振光的偏振方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确。
几何光学与物理光学的综合应用
(基础考点·自主探究)
【跟踪训练】(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