光的波动性激光优质课件

第三节光的波动性激光2条条件件两两列列光光的的_，且且具具有有恒恒定定的的相相位位差差，才才能能产产生生稳稳定定的的干干涉涉现现象象3双双缝缝干涉干涉(1)现现象象单单色光干涉色光干涉时观时观察到察到_相相间间的的条条纹纹，白白光光双双缝缝干干涉涉的的现现象象为为中央是白色条中央是白色条纹纹,两两边边是彩色的条是彩色的条纹纹频率相等率相等明暗明暗(2)亮、暗条亮、暗条纹纹的判断的判断rn(n0,1,2，)，即到双，即到双缝缝的距离差的距离差为为波波长长的整数倍的点出的整数倍的点出现现_条条纹纹，rn (n0,1,2，),即到双即到双缝缝的距离差的距离差为为半波半波长长奇数倍的点出奇数倍的点出现现_条条纹纹(3)条条纹间纹间距公式距公式x_.亮亮暗暗4薄膜干涉薄膜干涉(1)现现象光照射到薄膜上象光照射到薄膜上时时,薄膜前、薄膜前、后表面反射的两列光相叠加，后表面反射的两列光相叠加，发发生干生干涉涉现现象，若入射光象，若入射光为单为单色光，可形成色光，可形成明暗相明暗相间间的干涉条的干涉条纹纹，若入射光，若入射光为为白白光，可形成光，可形成_的干涉条的干涉条纹纹彩色彩色(2)应用应用干涉法干涉法检查平面平面如如图1431所示，所示，检查精密零件的精密零件的表面表面质量；量；图1431将将被被检查平平面面和和放放在在上上面面的的透透明明标准准样板板的的一一端端垫一一薄薄片片，使使样板板的的标准准平平面面和和被被检查平平面面间形形成成一一个个楔楔形形空空气气膜膜，单色色光光从从上上面面照照射射，入入射射光光在在空空气气层的的上上、下下表表面面反反射射出出两两列列光光波波叠叠加加情情况况，从从反反射射光光中中看看到到干干涉涉条条纹,根根据据干干涉涉条条纹的的形形状状，来来确确定定工工件件表表面情况面情况镜片增透膜片增透膜在在光光学学元元件件(透透镜、棱棱镜)的的表表面面涂涂一一层薄薄膜膜，当当薄薄膜膜的的厚厚度度是是入入射射光光在在薄薄膜膜中中波波长的的/4时，在在薄薄膜膜的的两两个个面面上上的的反反射射光光的的路路程程差差恰恰好好等等于于_，因因而而相相互互抵抵消消，达达到到减减小小反反射射光光、增增大大透透射射光光强强度的作用度的作用/2二、光的衍射二、光的衍射1衍射衍射现象象光光在在遇遇到到障障碍碍物物时，偏偏离离直直线传播播方方向向而而照照射射到到阴阴影影区区域域的的现象象叫叫做做光光的的衍射衍射(2)亮、暗条纹的判断rn(n当孔或障碍物的尺寸比光波波长_，一、光的干涉和衍射的对比0,1,2，)，即到双缝的距离差为波长(2012天津模拟)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图1436所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()2条件两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象或者跟光波波长_时，光才能1偏振光在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光(2)当温度为t1时，一、光的干涉和衍射的对比(1)单缝衍射中央为亮条纹，向两侧D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细验光是否是偏振光，叫做_条纹宽度不等，中央最宽后表面反射的两列光相叠加，发生干(1)激光是一种人工产生的相干光根据此特点，它能像无线电波那样进行调制，应用于光纤通信也可以用于全息照像填“变宽”、“变窄”或“不变”)2明明显衍射的条件衍射的条件当当孔孔或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸比比光光波波波波长_，或者跟光波波或者跟光波波长_时，光才能，光才能发生明生明显的衍射的衍射现象象3衍射衍射图样小小相差不多相差不多(1)单缝单缝衍射中央衍射中央为为亮条亮条纹纹，向两，向两侧侧有明暗相有明暗相间间的条的条纹纹，但，但间间距和亮度不距和亮度不同白光衍射同白光衍射时时，中央仍，中央仍为为白光，最白光，最靠近中央的是靠近中央的是_光，最光，最远远离中央的离中央的是是_光光(2)圆圆孔衍射明暗相孔衍射明暗相间间的不等距的不等距圆环圆环紫紫红(3)泊泊松松亮亮斑斑光光照照射射到到一一个个半半径径很很小小的的圆圆板后，在板后，在圆圆板的阴影中心出板的阴影中心出现现的的_斑斑，这这是是光光能能发发生生衍衍射射的的有有力力证证据之一据之一三、光的偏振三、光的偏振亮亮1偏偏振振光光在在跟跟光光传传播播方方向向垂垂直直的的平平面面内内，光光振振动动在在某某一一方方向向较较强强而而在在另另一一些方向振些方向振动较动较弱的光即弱的光即为为偏振光偏振光光的偏振光的偏振现现象象证证明光是明光是_(填填“横横波波”或或“纵纵波波”)横波横波2偏振光的偏振光的产产生生自自然然光光通通过过起起偏偏器器通通过过两两个个共共轴轴的的偏偏振振片片观观察察自自然然光光，第第一一个个偏偏振振片片的的作作用是把自然光用是把自然光变变成偏振光，叫做成偏振光，叫做_第第二二个个偏偏振振片片的的作作用用是是检检验验光是否是偏振光，叫做光是否是偏振光，叫做_起偏器起偏器检偏器偏器四、激光四、激光1产生机理生机理处于于激激发态的的原原子子，如如果果在在入入射射光光子子的的电磁磁场的的影影响响下下，引引起起高高能能态向向低低能能态跃迁迁，同同时在在两两个个状状态之之间的的能能量量差差以以辐射射光光子子的的形形式式发射射出出去去，这种种辐射叫做受激射叫做受激辐射射原原子子发生生受受激激辐射射时，发出出的的光光子子的的频率率、发射射方方向向等等，都都跟跟入入射射光光子子完完全全一一样，这样使使光光得得到到加加强强，这就就是是激光激光产生的机理生的机理2特点及特点及应用用将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气膜，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射出两列光波叠加情况，从反射光中看到干涉条纹,根据干涉条纹的形状，来确定工件表面情况光的偏振现象证明光是_(填“横(1)薄膜干涉是利用了光在空气膜前后表面的反射光叠加形成的；如图1431所示，检查精密零件的表面质量；【答案】暗条纹变宽30107 m的激光进行上述实验,保持2条件两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象(2010高考江苏卷)如图1434所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.(3)条纹间距公式x_.光，可形成_的干涉条纹干涉、衍射都有明暗相间的条纹1(2012福建龙岩调研)如图1432所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样分析各图样的特点可以得出的正确结论是()自然光通过起偏器通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做涉现象，若入射光为单色光，可形成C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗一、光的干涉和衍射的对比(2)当温度为t1时，(1)单缝衍射中央为亮条纹，向两侧一、光的干涉和衍射的对比1偏振光在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光(1)激激光光是是一一种种人人工工产生生的的相相干干光光根根据据此此特特点点，它它能能像像无无线电波波那那样进行行调制制，应用用于于光光纤通通信信也也可可以以用用于于全息照像全息照像(2)激光的平行度非常好根据此特点激光的平行度非常好根据此特点,它可以它可以应用于精确用于精确测距，距，还应用于用于VCD光光盘的解的解读(3)激激光光的的亮亮度度高高，温温度度高高可可以以利利用用激激光光束束来来切切割割各各种种物物质，焊接接金金属属以以及及在在硬硬质材材料料上上打打孔孔医医学学上上可可以以用用激激光光作作“光光刀刀”来来切切开开皮皮肤肤、切切除除肿瘤瘤，也也可可以以用用激激光光“焊接接”剥剥落落的的视网膜，网膜，还可以引起核聚可以引起核聚变要要点点透透析析直直击击高高考考一、光的干涉和衍射的一、光的干涉和衍射的对比比1衍射与干涉的比衍射与干涉的比较 两种两种现象象比比较项目目 单缝衍射衍射双双缝干涉干涉不同不同点点条条纹宽度度条条纹宽度不等，中度不等，中央最央最宽条条纹宽度相度相等等条条纹间距距各相各相邻条条纹间距不距不等等各相各相邻条条纹等等间距距两种两种现象象比比较项目目 单缝衍射衍射双双缝干涉干涉不同点不同点亮度亮度中央条中央条纹最最亮，两亮，两边变暗暗清晰条清晰条纹，亮，亮度基本相等度基本相等相同点相同点干涉、衍射都是波特有的干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相衍射都有明暗相间的条的条纹2.光的干涉和衍射的本光的干涉和衍射的本质光光的的干干涉涉和和衍衍射射都都属属于于光光的的叠叠加加，从从本本质上上看看，干干涉涉条条纹和和衍衍射射条条纹的的形形成成有有相相似似的的原原理理，都都可可认为是是从从单缝通通过两两列列或或多多列列频率率相相同同的的光光波波，在在屏上叠加形成的屏上叠加形成的单缝衍射衍射现象象即时应用即时应用1(2012福福建建龙岩岩调研研)如如图1432所所示示,a、b、c、d四四个个图是是不不同同的的单色色光光形形成成的的双双缝干干涉涉或或单缝衍衍射射图样分分析析各各图样的的特特点点可可以以得得出出的的正正确确结论是是()图1432Aa、b是光的干涉是光的干涉图样Bc、d是光的干涉是光的干涉图样C形形成成a图图样样的的光光的的波波长长比比形形成成b图图样样光的波光的波长长短短D形形成成c图图样样的的光光的的波波长长比比形形成成d图图样样光的波光的波长长短短解解析析选选A.干干涉涉条条纹纹是是等等距距离离的的条条纹纹,因因此此，a、b图图是是干干涉涉图图样样，c、d图图是是衍衍射射图样图样，故，故A项项正确，正确，B项错误项错误；二、双二、双缝干涉中明暗条干涉中明暗条纹的判断的判断1屏屏中中央央位位置置明明暗暗条条纹的的判判断断双双缝到到光光屏屏中中央央距距离离相相等等，光光程程差差为零零如如果果两两光光源源振振动完完全全一一致致，中中央央一一定定是是亮亮纹，假假如如两两光光源源振振动正正好好相相反反，则中央中央为暗暗纹2根根据据r与与的的关关系系判判断断在在两两光光源源振振动动完完全全一一致致的的情情况况下下，屏屏上上一一点点P到到双双缝缝的距离的距离r满满足足【答案】暗条纹变宽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，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜现在用波长为的单色光垂直照射，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，2条件两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！光的偏振现象证明光是_(填“横(1)激光是一种人工产生的相干光根据此特点，它能像无线电波那样进行调制，应用于光纤通信也可以用于全息照像【答案】暗条纹变宽(2)当温度为t1时，的整数倍的点出现_条纹，rn一、光的干涉和衍射的对比(2)圆孔衍射明暗相间的不等距圆环橙，则两列光波到达P1点振动情况BP为亮点，P1为暗点验光是否是偏振光，叫做_(2)激光的平行度非常好根据此特点,靠近中央的是_光，最远离中央的中央条纹最亮，两边变暗自然光通过起偏器通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做(2)亮、暗条纹的判断rn(nAa、b是光的干涉图样2根据r与的关系判断在两光源振动完全一致的情况下，屏上一点P到双缝的距离r满足即时应用即时应用2如如图1433所所示示是是双双缝干干涉涉实验装装置置，使使用用波波长为600 nm的的橙橙色色光光源源照照射射单缝S，在在光光屏屏中中央央P处观察察到到亮亮条条纹，在在位位于于P点点上上方方的的P1点点出出现第第一一条条亮亮纹中中心心(即即P1到到S1、S2的的路路程程差差为一个波一个波长)，现换用用波波长为400 nm的的紫紫光光源源照照射射单缝，则()图1433AP和和P1仍仍为亮点亮点BP为亮点，亮点，P1为暗点暗点CP为暗点，暗点，P1为亮点亮点DP、P1均均为暗点暗点解解析析选B.从从单缝S射射出出的的光光波波被被S1、S2两两缝分分成成的的两两束束光光为相相干干光光由由题意意，屏屏中中央央P点点到到S1、S2距距离离相相等等，即即由由S1、S2分分别射射出出的的光光到到P点点的的路路程程差差为零零，因因此此是是亮亮纹中中心心因因而而，无无论入入射射光光是是什什么么颜色色的的光光，波波长多多大，大，P点都是中央亮点都是中央亮纹的中心的中心而而P1点到点到S1、S2的路程差的路程差刚好是橙光好是橙光的的一一个个波波长，即即|P1S1P1S2|600 nm橙橙，则两列光波到达两列光波到达P1点振点振动情况情况完全一致，振完全一致，振动得到加得到加强强，因此，出，因此，出现亮条亮条纹当当换用波用波长为400 nm的紫的紫光光时，|P1S1P1S2|600 nm(3/2)400 nm3紫紫/2，则两两列列光光波波到到达达P1点点时振振动情情况况完完全全相相反反，即即由由S1、S2射射出出的的光光波波到到达达P1点点时就相互削弱，因此就相互削弱，因此,出出现暗条暗条纹综上所述，上所述，选项B正确正确 (2010高高考考江江苏卷卷)如如图1434所所示示，在在杨氏氏双双缝干干涉涉实验中中，激激光光的的波波长为5.30107 m，屏屏上上P点点距距双双缝S1和和S2的的路路程程差差为7.95107 m，则在在这里里出出现的的应是是_(选填填“明条明条纹”或或“暗条暗条纹”)双双缝干涉条干涉条纹的分析的分析例例1题题型型探探究究讲讲练练互互动动现改改用用波波长为6.30107 m的的激激光光进行上述行上述实验,保持保持其他条件不其他条件不变，则屏上的条屏上的条纹间距将距将_(选填填“变宽”、“变窄窄”或或“不不变”)图1434【答案】暗条【答案】暗条纹变宽 (满分分样板板10分分)在在研研究究材材料料A的的热膨膨胀特性特性时，可，可采用如采用如图1435所所示的干涉示的干涉实验法法薄膜干涉的理解和薄膜干涉的理解和应用用例例2图1435A的的上上表表面面是是一一光光滑滑平平面面，在在A的的上上方方放放一一个个透透明明的的平平行行板板B，B与与A上上表表面面平平行行，在在它它们之之间形形成成一一厚厚度度均均匀匀的的空空气气膜膜现在在用用波波长为的的单色色光光垂垂直直照照射射，同同时对A缓慢慢加加热，在在B上上方方观察察到到B板板的的亮亮度度发生生周周期期性性变化化当当温度温度为t1时最亮，最亮，BP为亮点，P1为暗点一、光的干涉和衍射的对比光的偏振现象证明光是_(填“横2根据r与的关系判断在两光源振动完全一致的情况下，屏上一点P到双缝的距离r满足光，可形成_的干涉条纹条纹宽度不等，中央最宽当孔或障碍物的尺寸比光波波长_，2条件两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象1屏中央位置明暗条纹的判断双缝到光屏中央距离相等，光程差为零如果两光源振动完全一致，中央一定是亮纹，假如两光源振动正好相反，则中央为暗纹(2)当温度为t1时，后表面反射的两列光相叠加，发生干0,1,2，)，即到双缝的距离差为波长2条件两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象(1)薄膜干涉是利用了光在空气膜前后表面的反射光叠加形成的；然后亮度逐渐减弱至最暗；验光是否是偏振光，叫做_(3)泊松亮斑光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的(1)激光是一种人工产生的相干光根据此特点，它能像无线电波那样进行调制，应用于光纤通信也可以用于全息照像然然后后亮亮度度逐逐渐减减弱弱至至最最暗暗；当当温温度度升升高到高到t2时，亮度再一次回到最亮，亮度再一次回到最亮(1)在在B板板上上方方观察察到到的的亮亮暗暗变化化是是由由哪两个表面的反射光叠加形成的？哪两个表面的反射光叠加形成的？(2)温温度度由由t1升升高高到到t2时，A的的高高度度升升高高多少？多少？【思思路路点点拨】分分析析此此题时应注注意意两两点点(1)薄薄膜膜干干涉涉是是利利用用了了光光在在空空气气膜膜前前后后表面的反射光叠加形成的；表面的反射光叠加形成的；(2)温温度度变化化时，空空气气膜膜的的厚厚度度发生生变化化解解题样板板规范范步步骤，该得得的的分分一一分分不不丢！(1)A、B间为空空气气薄薄膜膜，在在B板板上上方方观察察到到的的亮亮暗暗变化化，是是由由B的的下下表表面面反反射射的的光光和和A的的上上表表面面反反射射的的光光叠叠加加产生的生的(4分分)(2)当温度当温度为t1时，(2012天天津津模模拟)抽抽制制高高强强度度纤维细丝可可用用激激光光监控控其其粗粗细，如如图1436所所示示，观察察光光束束经过细丝后后在在光光屏屏上上所所产生生的的条条纹即即可可以以判判断断细丝粗粗细的的变化化()光的衍射现象光的衍射现象例例3A这里里应用的是用的是光的衍射光的衍射现象象B这里里应用的是光的干涉用的是光的干涉现象象C如如果果屏屏上上条条纹变宽，表表明明抽抽制制的的丝变粗粗图1436D如如果果屏屏上上条条纹变宽，表表明明抽抽制制的的丝变细【解析】本【解析】本题为光的衍射光的衍射现象在工象在工业生生产中的中的实际应用，考用，考查光的衍射光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波象，若障碍物的尺寸与光的波长相相比差不多或更小，衍射比差不多或更小，衍射现象象较明明显通通过观察察屏屏上上条条纹的的变化化情情况况，从从而而监测抽制的抽制的丝的情况，故的情况，故选AD.【答案】【答案】AD知能演练强化闯关知能演练强化闯关