高考物理考点一遍过专题光的干涉衍射和偏振

专题69 光的干涉、衍射和偏振

一、光的干涉

1．稳定干涉的相干条件：相干光源（频率相同、相位相同）发出的两列光波发生干涉。

2．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹。白光的双缝干涉条纹是中

央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间的距离为

l

x

d

λ

∆=。

3．薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光相遇而形成的。干涉图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度相同。

（1）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，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。

（2）薄膜干涉的应用：干涉法检查平面。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，如果被检平面是平整光滑的，会观察到平行且等间距的明暗相间条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。

二、光的衍射

1．发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸或狭缝的宽度跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。

2．衍射图样

（1）单缝衍射

①单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性。

②白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹（紫光靠近中央，红光远离中央）。

（2）圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远超过孔的直线照明的面积。

（3）圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑。

三、光的偏振

1．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，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。

2．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，叫做偏振光。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。

3．不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了。

4．应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。

薄膜干涉条纹产生的原因是

A．薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加

B．同一束光线经薄膜前后两表面反射后相互叠加

C．入射光线和从薄膜反射回来的光线叠加

D．明条纹是波峰和波峰叠加而成，暗条纹是波谷与波谷叠加而成

【参考答案】B

【详细解析】薄膜干涉条纹是光线经过薄膜上表面和下表面反射后相互叠加产生的，AC错误，B正确；明条纹是波峰与波峰或波谷与波谷叠加产生的，暗条纹是波峰与波谷叠加产生的，D错误。

【知识拓展】与双缝干涉的原理类似，当薄膜厚度的2倍，即光程差为光的半波长的偶数倍时，干涉加强，显示亮条纹；当薄膜厚度的2倍为光的半波长的奇数倍时，干涉削弱，显示暗条纹。

1．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要器件是真空玻璃管，这些玻璃管可将太阳能转换成水的内能，真空玻璃管表面采用镀膜技术增加透射性，使

尽可能多的太阳能转换为内能，这种镀膜技术的物理依据是

A．光的衍射

B．光的粒子性

C．光的干涉

D．光的直线传播

【答案】C

2．在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们中间形成一个厚度均匀的空气膜，现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化，当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则

A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强

B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消

λ

C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加

4

λ

D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加

2

【答案】D

【解析】当A、B间的空气膜厚度为单色光波长的整数倍时，出现最亮，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强，AB错误；当温度为t1时最亮，设此时A、B间空气膜的厚度为d，则2d=kλ（k为正整

数），当温度升到t 2时，再一次最亮，则2(d –h )=(k –1)λ，联立可得h =

2

，C 错误，D 正确。

下列现象哪些是光的衍射产生的 A ．著名的泊松亮斑

B ．阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑

C ．光照到细金属丝上后在其后面屏上的阴影中间出现亮线

D ．阳光经凸透镜后形成的亮斑 【参考答案】AC

【详细解析】当光照到不透光的小圆板上时，在光屏的阴影中心出现的亮斑属于光的衍射现象，A 正确；阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑，是光沿直线传播形成的，B 错误；光照到细金属丝上后在其后面屏上的阴影中间出现亮线，属于光的衍射现象，C 正确；阳光经凸透镜后形成的亮斑，是光经过透镜折射形成的，D 错误。

【名师点睛】光的衍射现象要与其他光学现象区分开，题目中可能出现的说法如单个障碍物、两个不透明物体夹在一起，如果是两个夹在一起的物体有透明的，就要考虑是否是薄膜干涉了。

1．如图甲、乙分别是单色光通过同一窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，则

A ．甲、乙均是干涉条纹

B ．甲、乙均是衍射条纹

C ．甲对应的光的波长较长

D ．乙对应的光的波长较长 【答案】BD

2．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则以下说法正确的是

A．这是利用光的干涉现象

B．这是利用光的衍射现象

C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了

D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了

【答案】BD

有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有

A．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振

B．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振

C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光

D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光

【参考答案】BD

【详细解析】机械波中的横波能发生偏振，A错误；能发生偏振现象的波一定是横波，B正确；由光源直接发出的自然光一般是非偏振光，但经过反射的光一般为偏振光，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，C错误，D正确。

【名师点睛】本题的易错点是知道光源发出的光是非偏振光，但不知道我们看到的大部分光都是经过了反射的，而反射光线一般为偏振光。