2026高考物理大一輪復(fù)習(xí)-第十四章 第75課時 光的干涉、衍射和偏振-專項(xiàng)訓(xùn)練【含答案】

第75課時光的干涉、衍射和偏振目標(biāo)要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件。3.知道發(fā)生明顯衍射的條件?？键c(diǎn)一光的干涉1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。

2.條件：兩束光的頻率、相位差恒定。

3.雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋。(1)條紋間距：Δx＝ldλ(2)明暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P'點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。當(dāng)Δr＝nλ(n＝0，1，2…)時，光屏上P'處出現(xiàn)明條紋。當(dāng)Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2…)時，光屏上P'4.薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時，從膜的前表面AA'和后表面BB'分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)明暗條紋的判斷方法：兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長為λ。在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋。在Q處，Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，3…)(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度。例1(2024·黑吉遼·4)某同學(xué)自制雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在紙板上割出一條窄縫，于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用綠色激光照雙縫，能在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條亮紋中央間距變小的是()A.換用更粗的頭發(fā)絲B.換用紅色激光照雙縫C.增大紙板與墻面的距離D.減小光源與紙板的距離例2(多選)(2024·廣西卷·9)如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個相干光源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l，a?l，鏡面與光屏垂直，單色光波長為λ。下列說法正確的是()A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為l2B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為laC.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中此時單色光的波長變?yōu)閚λD.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx，則該液體的折射率為l2例3(2025·山東德州市校考)某卡片由內(nèi)外兩層膠合而成，內(nèi)層為黑色塑料，外層為透明、硬質(zhì)塑料。由于兩層間左下角張開進(jìn)入空氣，在激光照射下仔細(xì)觀察會看到明暗相間的條紋(如圖甲所示)。已知任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的空氣薄膜厚度相等；任意相鄰亮條紋或暗條紋所對應(yīng)的空氣薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)按壓卡片左下角，空氣薄膜輪廓不變，如圖乙所示。下列選項(xiàng)正確的是()A.條紋變疏，且向右上方移動B.條紋變疏，且向左下方移動C.條紋變密，且向左下方移動D.條紋變密，且向右上方移動考點(diǎn)二光的衍射和偏振1.光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。2.光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都。

(2)偏振光：在于光的傳播方向的平面上，只沿著某個的方向振動的光。(3)偏振光的形成①讓自然光通過形成偏振光。

②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。

(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種波。

1.陽光下茂密的樹林中，地面上的圓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.光遇到障礙物時都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。()4.自然光是偏振光。()例4如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰亮(暗)條紋間距不等各相鄰亮(暗)條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都有明暗相間的條紋，干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；從本質(zhì)上看都屬于光波的疊加，干涉是從雙縫通過兩列頻率相同的光波在屏上疊加形成的，衍射是由來自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的例5(2024·江蘇卷·2)用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，現(xiàn)在將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度，會觀察到()A.兩鏡片都變亮B.兩鏡片都變暗C.兩鏡片沒有任何變化D.左鏡片變暗，右鏡片變亮考點(diǎn)三幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用1.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，頻率不變，由v＝λf知，當(dāng)f不變時，波長改變，光速改變。2.同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，由n＝cv知，n3.光的頻率、折射率、波速、波長的對應(yīng)關(guān)系顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率f低→高同一介質(zhì)中折射率n小→大同一介質(zhì)中速度v大→小波長λ大→小臨界角大→小通過棱鏡的偏折角小→大例6(2025·湖北省六校新高考聯(lián)盟學(xué)校聯(lián)考)如圖所示為一束太陽光射到截面為六邊形的冰晶上時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法不正確的是()A.在冰晶中，a光的傳播速度較大B.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較小D.用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，a光的中央亮條紋更寬

答案精析考點(diǎn)一1.亮暗2.相同例1A[由干涉條紋間距Δx＝ldλ可知，換用更粗的頭發(fā)絲，雙縫間距d變大，則相鄰兩條亮紋中央間距Δx變小，故A正確；換用紅色激光照雙縫，波長λ變大，則相鄰兩條亮紋中央間距Δx變大，故B錯誤；增大紙板與墻面的距離l，則相鄰兩條亮紋中央間距Δx變大，故C錯誤；減小光源與紙板的距離，不會影響相鄰兩條亮紋中央間距Δx，故D錯誤。例2AD[根據(jù)光的反射對稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a，根據(jù)條紋間距公式可知Δx＝ldλ＝l2aλ，故A正確，B錯誤；若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據(jù)λf＝c，v＝λ1f＝cn，其中c為在真空中的光速，則λ1＝λn，故C錯誤；若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx，根據(jù)條紋間距公式有Δx＝l2aλ2，可得λ2＝2aΔxl，結(jié)合C選項(xiàng)的分析可知λ2例3B[內(nèi)外兩層間形成空氣劈尖，光線在空氣膜的上下表面反射，并發(fā)生干涉，形成明暗相間的條紋，設(shè)空氣膜頂角為θ，兩相鄰亮條紋的間距為Δl，如圖所示，兩處光的路程差分別為Δs1＝2d1，Δs2＝2d2，由Δs2－Δs1＝λ得d2－d1＝λ2，由幾何關(guān)系得，tanθ＝d2-d1Δl，即Δl＝λ2tan]考點(diǎn)二2.(1)一切方向相同(2)垂直特定(3)①偏振片②折射(5)橫判斷正誤1.×2.√3.√4.×例4B[雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋。相鄰亮條紋間距Δx＝Ldλ，紅光波長比藍(lán)光波長長，則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距，即1、3分別對應(yīng)紅光和藍(lán)光。而在單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度一定時，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，黃光波長比紫光波長長，即2、4分別對應(yīng)紫光和黃光。綜上所述，1、2、3、4四幅圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍(lán)、黃，故選B。例5D[立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振，其鏡片為偏振片，用這種特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕，左鏡片明亮，說明光的振動方向與鏡片的透振方向平行；右鏡片暗，說明光的振動方向與鏡片的透振方向垂直。將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度后，光的振動方向與左鏡片的透振方向垂直，與右鏡片的透振方向平行，左鏡片變暗，右鏡片變亮。故選D。]考點(diǎn)三例6C[太陽光射入六邊形冰晶時，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律n＝sinisinr，冰晶