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第二节光的波动性第二节光的波动性本节目录本节目录基础梳理基础梳理自学导引自学导引要点透析要点透析直击高考直击高考考点探究考点探究讲练互动讲练互动知能演练知能演练轻巧夺冠轻巧夺冠技法提炼技法提炼思维升华思维升华基础梳理基础梳理自学导引自学导引一、光的干涉一、光的干涉1定义：定义：在两列光波的叠加区域在两列光波的叠加区域,某些区域的光被某些区域的光被_,出现亮纹，某些区域的光被出现亮纹，某些区域的光被_,出现暗纹，且出现暗纹，且_和和_互相间隔的现象叫做光的干涉现象互相间隔的现象叫做光的干涉现象2条件：条件：两列光的两列光的_，且具有恒定的相位差，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象才能产生稳定的干涉现象3双缝干涉双缝干涉(1)现象：单色光干涉时观察到现象：单色光干涉时观察到_相间的条纹，白光双相间的条纹，白光双缝干涉的现象为中央是白色条纹，两边是彩色的条纹缝干涉的现象为中央是白色条纹，两边是彩色的条纹加强加强减弱减弱频率相等频率相等明暗明暗加强加强减弱减弱4薄膜干涉薄膜干涉(1)现象：光照射到薄膜上时现象：光照射到薄膜上时,薄膜前、后表面反射的两列光相薄膜前、后表面反射的两列光相叠加叠加,发生干涉现象，若入射光为单色光，可形成明暗相间的发生干涉现象，若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹，若入射光为白光干涉条纹，若入射光为白光,可形成可形成_的干涉条纹的干涉条纹亮亮暗暗彩色彩色(2)应用应用干涉法检查平面干涉法检查平面如图所示，检查精密零件的表面质量；如图所示，检查精密零件的表面质量；将被检查平面和放在上面的透明标准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到干涉条纹，根据干涉条纹的形状，来确定工件表面情况镜片增透膜镜片增透膜在光学元件在光学元件(透镜、棱镜透镜、棱镜)的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的入射光在薄膜中波长的/4时，在薄膜的两个面上的反射光的时，在薄膜的两个面上的反射光的路程差恰好等于路程差恰好等于_，因而相互抵消，达到减小反射光、增，因而相互抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的作用大透射光强度的作用二、光的衍射二、光的衍射1衍射现象衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射现象叫做光的衍射/22明显衍射的条件明显衍射的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长当孔或障碍物的尺寸比光波波长_，或者跟光波波长，或者跟光波波长_时，光才能发生明显的衍射现象时，光才能发生明显的衍射现象3衍射图样衍射图样(1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央间距和亮度不同白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是的是_光，最远离中央的是光，最远离中央的是_光光(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴泊松亮斑：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影中心出现的_斑，这是光能发生衍射的有力证据之一斑，这是光能发生衍射的有力证据之一小小相差不多相差不多紫紫红红亮亮三、光的偏振三、光的偏振1偏振光：偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方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向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光光的偏振现象证明光是光的偏振现象证明光是_(填填“横波横波”或或“纵波纵波”)2偏振光的产生偏振光的产生自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第自然光通过起偏器：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一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光,叫做叫做_第第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做_横波横波起偏器起偏器检偏器检偏器四、电磁波谱四、电磁波谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变递变规律规律无线无线电波电波容易发生衍射容易发生衍射通信和广播通信和广播大于大于1 mm红外线红外线热效应热效应红外线遥感红外线遥感小于小于1 mm大于大于700 nm可见光可见光引起视觉引起视觉照明等照明等400 nm到到700 nm之间之间紫外线紫外线化学效应、化学效应、荧光效应、荧光效应、能杀菌能杀菌灭菌消毒、灭菌消毒、防伪防伪5 nm到到370 nm之间之间X射线射线穿透能力强穿透能力强医用透视、医用透视、安检安检0.01 nm到到10 nm之间之间射线射线穿透能力穿透能力很强很强工业探伤、工业探伤、医用治疗医用治疗小于小于0.01 nm五、激光五、激光1产生机理产生机理处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，引处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射原子发生射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理2特点及应用特点及应用(1)激光是一种人工产生的相干光根据此特点，它能像无线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电波那样进行调制,应用于光纤通信也可以用于全息照相应用于光纤通信也可以用于全息照相(2)激光的平行度非常好根据此特点，它可以应用于精确测激光的平行度非常好根据此特点，它可以应用于精确测距，还应用于距，还应用于VCD光盘的解读光盘的解读(3)激光的亮度高，温度高可以利用激光束来切割各种物质，激光的亮度高，温度高可以利用激光束来切割各种物质，焊接金属以及在硬质材料上打孔医学上可以用激光作焊接金属以及在硬质材料上打孔医学上可以用激光作“光光刀刀”来切开皮肤、切除肿瘤，也可以用激光来切开皮肤、切除肿瘤，也可以用激光“焊接焊接”剥落的剥落的视网膜，还可以引起核聚变视网膜，还可以引起核聚变要点透析要点透析直击高考直击高考一、光的干涉和衍射的对比一、光的干涉和衍射的对比1衍射与干涉的比较衍射与干涉的比较 两种现象两种现象比较项目比较项目 单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不不同同点点条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等，条纹宽度不等，中央最宽中央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等条纹间距条纹间距各相邻条纹间距各相邻条纹间距不等不等各相邻条纹等间距各相邻条纹等间距亮度亮度中央条纹最亮，中央条纹最亮，两边变暗两边变暗清晰条纹，亮度基清晰条纹，亮度基本相等本相等相同点相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹的条纹2.光的干涉和衍射的本质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，在屏上叠加形成的单缝衍射现象或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的单缝衍射现象即时应用即时应用1(2013龙岩调研龙岩调研)如图所示，如图所示，a、b、c、d四个图是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的特点可以得出的正确结论是()Aa、b是光的干涉图样是光的干涉图样Bc、d是光的干涉图样是光的干涉图样C形成形成a图样的光的波长比形成图样的光的波长比形成b图样光的波长短图样光的波长短D形成形成c图样的光的波长比形成图样的光的波长比形成d图样光的波长短图样光的波长短即时应用即时应用2如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光的橙色光源照射单缝源照射单缝S，在光屏中央，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于处观察到亮条纹，在位于P点上方点上方的的P1点出现第一条亮纹中心点出现第一条亮纹中心(即即P1到到S1、S2的路程差为一个波的路程差为一个波长长)，现换用波长为，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则的紫光源照射单缝，则()AP和和P1仍为亮点仍为亮点BP为亮点，为亮点，P1为暗点为暗点CP为暗点，为暗点，P1为亮点为亮点DP、P1均为暗点均为暗点解析：选解析：选B.从单缝从单缝S射出的光波被射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为两缝分成的两束光为相干光由题意，屏中央相干光由题意，屏中央P点到点到S1、S2距离相等，即由距离相等，即由S1、S2分别射出的光到分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮纹中心因而，点的路程差为零，因此是亮纹中心因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮纹的点都是中央亮纹的中心而中心而P1点到点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1P1S2|600 nm橙橙，则两列光波到达，则两列光波到达P1点振动情况完点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹当换用波长为全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹当换用波长为400 nm的紫光时，的紫光时，|P1S1P1S2|600 nm(3/2)400 nm3紫紫/2，则两列光波到达，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即由点时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达射出的光波到达P1点时就相互削弱，因此，出现暗条纹综上点时就相互削弱，因此，出现暗条纹综上所述，选项所述，选项B正确正确考点探究考点探究讲练互动讲练互动例例1考点考点1双缝干涉条纹的分析双缝干涉条纹的分析 (2010高考江苏卷高考江苏卷)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为激光的波长为5.30107 m，屏上，屏上P点距双缝点距双缝S1和和S2的路程差为的路程差为7.95107 m，则在这里出现的应是，则在这里出现的应是_(选填选填“明条纹明条纹”或或“暗条纹暗条纹”)现改用波长为现改用波长为6.30107 m的激光进行上述实的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_(选填选填“变宽变宽”、“变窄变窄”或或“不变不变”)【答案答案】暗条纹变宽暗条纹变宽考点考点2薄膜干涉的理解和应用薄膜干涉的理解和应用在研究材料在研究材料A的热膨胀特性时，可采用的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法如图所示的干涉实验法A的上表面是的上表面是一光滑平面，在一光滑平面，在A的上方放一个透明的的上方放一个透明的平行板平行板B，B与与A上表面平行，在它们上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜现在之间形成一厚度均匀的空气膜现在用波长为用波长为的单色光垂直照射，同时对的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在缓慢加热，在B上方观察到上方观察到B板的亮板的亮度发生周期性变化当温度为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时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到最暗；当温度升高到t2时，亮度再一次回到最亮时，亮度再一次回到最亮(1)在在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的？叠加形成的？(2)温度由温度由t1升高到升高到t2时，时，A的高度升高多少？的高度升高多少？【思路点拨思路点拨】分析此题时应注意两点：分析此题时应注意两点：(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；形成的；(2)温度变化时，空气膜的厚度发生变化温度变化时，空气膜的厚度发生变化【答案答案】见解析见解析技法提炼技法提炼思维升华思维升华思维建模思维建模条纹间距公式的应用条纹间距公式的应用 【答案答案】(1)4.01014 Hz7.5107 m(2)1.125103 m
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