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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光的干涉、衍射和偏振,一、光的干涉,1,产生条件,(1),两列光的,相同，振动方向相同，且具有恒定的,，才能产生稳定的干涉图样。,频率,相位差,双缝干涉,(2),将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源，,和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。,问题,1,怎样得到相干光？,一分为二,或两相同激光,2.,两种典型的干涉,(1),杨氏双缝干涉：,原理如图所示。,明、暗条纹的条件：,明暗相间,k,彩色,白色,条纹间距公式,x,。,双缝干涉图样如何形成？,光束,单缝,双缝,屏幕,s,0,s,1,s,2,红光,蓝光,p,1,p,1,p,0,不同颜色的光波长不同,相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个,反射的两列光波。,图样特点：同双缝干涉，同一条亮,(,或暗,),纹对应薄膜,的,相等。,应用：,，利用光的干涉检查平整度。,表面,厚度,增透膜,(2),薄膜干涉：,2,发生明显衍射的条件,只有当障碍物的尺寸与光的波长,，,甚至与光的波长,的时候，衍射现象才会明显。,3,衍射条纹的特点,(1),单缝衍射：单色光的衍射图样为中间,的单色条纹，两侧是,的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。,(2),圆孔衍射：明暗相间的,圆环。,(3),泊松亮斑,(,圆盘衍射,),：当光照到,(,选填,“,透明,”,或,“,不透明,”,),的半径很小的小圆盘上时，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,),。,相差不多（,可以相比拟）,还小,宽且亮,明暗相间,不等距,不透明,亮斑,1,光的衍射,光绕过,偏离直线传播的现象。,障碍物,二、光的衍射,不同波长的单缝衍射,观察下列衍射图样，分析衍射规律：,返回,不同缝宽的单缝衍射,白光的单缝衍射,单缝衍射,双缝干涉与单缝衍射的最大区别：,是否等间距,问题,2,光的衍射和光的干涉,条纹的区别,？,1.,衍射与干涉的比较,两种现象,比较项目,单缝衍射,双缝干涉,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,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,清晰条纹，亮度基本相等,2.,干涉与衍射的本质：都是光波叠加的结果，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,.,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，这种光叫做自然光,.,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，叫做偏振光,.,光的偏振证明光是,.,自然光通过,后，就得到了偏振光,.,一切方向,强度,垂直,横波,偏振片,三、光的偏振,1.,偏振：光波只沿,的方向振动，称为光的偏振,.,某一特定,问题,3,怎样得到偏振光？,检偏器,检 偏,起偏器,（,1,）用起偏器获取偏振光,1.,一般入射角的情况,反射光 折射光都是,部分偏振光,反射光中,垂直入射面振动占优,势,折射光中,平行入射面振动占优,势,（,2,）反射折射,2.,特殊入射角的情况,两光偏振状态,反射光,-,完全偏振光,折射光,-,部分偏振光,反射光线与折射光线垂直,特别提醒,1.,自然光通过偏振片后，就变成了偏振光,.,2.,平时我们所见的光，除直接从光源射来的,以外都是偏振光,.,（,C,）,用偏光镜,消除,了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见,（,A,）,玻璃门,表面的,反光很强,（,B,）,用偏光镜,减弱,了反射偏振光,橱窗设计,小结,光的干涉、衍射和偏振,现象（特点）、产生条件、应用,题型,1,双缝干涉中明、暗条纹的分析,【,例,1,】,如图所示，在双缝干涉实验中，,S,1,和,S,2,为双缝，,P,是光屏上的一点，已知,P,点与,S,1,、,S,2,距离之差为,2.1,10,-6,m,，分别用,A,、,B,两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问,P,点是亮条纹还是暗条纹？,（,1,）已知,A,光在折射率为,n,=1.5,的介质中波长为,4,10,-7,m,；,（,2,）已知,B,光在某种介质中波长,为,3.1510-7 m,，,当,B,光从这种介质射向空气时，,临界角为,37,；,（,3,）若让,A,光照射,S1,，,B,光照射,S2,，,试分析光屏上能观察到的现象,.,思维点拨,已知,P,点与,S,1,和,S,2,的距离之差，由出现明暗条纹的条件可判断是亮条纹或暗条纹,.,解析,（,1,）,设,A,光在空气中波长为,1,，,在介质中波长为,2,，,由,光的路程差,r,=2.1,10,-6,m,，,所以,从,S,1,和,S,2,到,P,点的光的路程差,r,是波长,1,的,3.5,倍，所以,P,点为暗条纹,.,（,2,）根据临界角与折射率的关系,由此可知，,B,光在空气中波长,2,为,：,可见，用,B,光做光源，,P,点为亮条纹,.,（,3,）若让,A,光和,B,光分别照射,S,1,和,S,2,，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光,.,答案,（,1,）暗条纹（,2,）亮条纹（,3,）只能观察到亮光,变式训练,1,两个狭缝相距,0.3,mm,，位于离屏,50,cm,处，现用波长为,600,nm,的光照射双缝,.,求：（,1,）两条相邻暗条纹的距离是多少？,（,2,）若将整个装置放于水中，那么两条相邻条纹间的距离是多少？,解析,（,1,）,（,2,）如把整个装置放入水中，则在水中光的波长为：,相邻暗条纹间距为：,答案,（,1,）,1,mm,(2)0.75,mm,题型,2,薄膜干涉的分析和应用,【,例,2,】,利用薄膜干涉的原理,可以用干涉法检查平面和,制造增透膜，回答以下两,个问题：,（,1,）用图,3,的装置检查平面,时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干,涉图样？,（,2,）为了减少光在透镜表面由于反射带来的损,失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折,射率为,1.38,的氟化镁，为了使波长为,5.52,10,-7,m,的绿光在垂直表面入射时使反射,光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？,图,3,思路点拨,分析此题时应注意以下两点：,（,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,.,（,2,）增透膜的厚度为某种色光在膜中波长的,时，增透膜起到对该种色光增透的作用,.,解析,（,1,）干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即,b,、,c,表面反射光叠加形成的,.,（,2,）若绿光在真空中波长为,0,，在增透膜中的波长为,，由折射率与光速的关系和光速与波,长及频率的关系得：,那么增透膜厚度,答案,（,1,）见解析（,2,）,1,10,-7,m,变式训练,2,（,1,）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其,装置如图,4,甲所示,.,将一块平板玻璃放置在另一,平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在,两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,.,当光垂,直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图,4,乙所,示，干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹,或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任,意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒,定,.,现若在图甲装置中抽去,一张纸片，则当光垂直入,射到新劈形空气薄膜后，,从上往下观察到的干涉条纹将,。,图,4,（,2,）由以上分析回答下列问题：,如图,5,甲所示是检查工件,ON,上表面是否平整的装置，用单色光照射透明标准板,M,，观察到的现象如图乙所示的条纹中的,P,和,Q,的情况，这说明（填,正确的代号）,.,A.,N,的上表面,A,处向上凸起,B.,N,的上表面,B,处向上凸起,C.,N,的上表面,A,处向下凹陷,D.,N,的上表面,B,处向下凹陷,图,5,甲,乙,解析,（,1,）光线在空气膜的上,下表面上反射，并发生干涉，,从而形成干涉条纹,.,设空气膜顶,角为,，,d,1,、,d,2,处为两相邻明,条纹,如图所示，则两条光的路程差分别为,r,1,=2,d,1,，,r,2,=2,d,2,因为,r,2,-,r,1,=,，所以,d,2,-,d,1,=,设条纹间距为,l,，则由几何关系得：,当抽去一张纸片，,减小时，,l,增大，即条纹变疏,.,（,2,）,A,处为一向凹陷的小坑,则下陷部分倾角,增大，条纹变密，而恢复阶段处倾角,减小，条纹稀疏，因此形成如,P,处形状的条纹,.,同理可知,B,、,C,正确,.,答案,（,1,）条纹变疏（,2,）,BC,题型,3,光的偏振现象,【,例,3,】,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,，这一角度,称为,“,旋光度,”,，,的值只与糖溶液的浓度有关，将,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,6,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,.,图,6,（,1,）偏振片,A,的作用是什么？,（,2,）偏振光证明了光是一种,.,（,3,）以下说法中正确的是 （）,A.,到达,O,处光的强度会明显减弱,B.,到达,O,处光的强度不会明显减弱,C.,将偏振片,B,转动一个角度，使得,O,处光强度最,大，偏振片,B,转过的角度等于,D.,将偏振片,A,转动一个角度，使得,O,处光强度最,大，偏振片,A,转过的角度等于,思路点拨,此装置中,A,为起偏器，,B,为检偏器，自然光通过,A,后,会变为偏振光,.,当转动,B,时，到达,O,处的光强度会变化,.,解析,（,1,）自然光源不是偏振光，但当自然光源经过偏振片后，就变成了偏振光，因此偏振片,A,的,作用是把自然光变成偏振光,.,（,2,）偏振光证明了光是一种横波,.,（,3,）因为,A,、,B,的透振方向一致，故,A,、,B,间不放糖溶液时，自然光通过偏振片,A,后，变成偏振光，通过,B,后到,O,.,当在,A,、,B,间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过,A,的偏振光的振动方向转动了一定角度，不能再通过,B,，但当,B,转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振,动方向一致时，,O,处光强又为最强，故,B,的旋转角度即为糖溶液的旋光度,.,若偏振片,B,不动而将,A,旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与,B,的透振方向一致,则,A,转的角度也为,.,故选项,A,、,C,、,D,正确,.,答案,（,1,）偏振片,A,的作用是把自然光变成偏振光 （,2,）横波（,3,）,ACD,（,1,）请回答下列两个问题,某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？,（,2,）市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装,镜片时它透振方向应该沿什么方向？,解析,（,1,）在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光（反,射光为偏振光），影像就变得清晰,.,变式训练,3,（,2,）这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片,.,该反射光为水平方向的线偏振光，故应使镜片的透振方向竖直,.,答案,见解析,
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