高考物理大一轮总复习 第二章 第2讲 光的波动性 新人教版选修34

第第2讲光的波动性讲光的波动性01主干回顾固基础知识点1光的干涉一、双缝干涉1. 干涉现象频率相同的两列光波相叠加，某些区域的光被_，某些区域的光被_，并且光被加强和减弱的区域_的现象2. 干涉条件两列光的频率相同，且具有_相位差特别提醒将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源双缝干涉和薄膜干涉均用此法获得相干光源 加强加强减弱减弱互相间隔互相间隔恒定的恒定的3. 杨氏双缝干涉实验(1)原理如右图所示：(2)产生明、暗条纹的条件单色光a光的路程差r2r1k(k0,1,2，)，光屏上出现_条纹彩色彩色 明明(3)条纹间距公式：x_，即在两狭缝间距d和狭缝与屏间距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距与光的波长成正比特别提醒为了观察到清晰的干涉图样，必须使双缝距离d小到与波长相当，且使ld.二、薄膜干涉1如图所示，竖直的肥皂液薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的_，光照射到薄膜上时，被膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加楔形楔形整数倍整数倍彩色彩色3.应用(1)干涉法检查平面；(2)镜片增透膜相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面_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.反射反射厚度厚度知识点2光的衍射 1.发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长_，甚至比光的波长_的时候，衍射现象才会明显相差不多相差不多还小还小2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).宽且亮宽且亮明暗相间明暗相间不等距不等距不透明不透明亮斑亮斑知识点3光的偏振现象1. 偏振光波只沿_的方向的振动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强度都相同，这种光叫做自然光 某一特定某一特定一切方向一切方向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光的偏振证明光是_自然光通过偏振片后，就得到了偏振光垂直垂直横波横波3. 实验器材双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺4. 实验步骤(1)安装仪器 将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上 接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行一、基础知识题组1. 双缝干涉实验关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()A. 单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B. 双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C. 光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D. 照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽解析：单缝的作用是获得一束细光，故A错误；双缝的作用是将一束光分成两束完全相同的光，B正确；屏上出现暗条纹处距两狭缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C错误；单色光的频率越高，波长越短，根据xl/d，相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D错误答案：B2. 光的单缝衍射实验(多选)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()A. 将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹变窄B. 使单缝宽度变小，衍射条纹变窄C. 衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果D. 增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽解析：在单缝衍射实验中，单缝越窄，入射光的波长越长，衍射现象越明显，表现为衍射条纹越宽，所以B错误，因黄光的波长比绿光长，故A正确；可将单缝视为几组双缝的组合，所以衍射现象中的明暗条纹同样是光相遇叠加的结果，C正确；与双缝干涉相似，增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故D正确答案：ACD3. 光学基础知识(多选)下列关于光的说法中正确的是()A. 分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距小于相邻紫光干涉条纹间距B. 雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象C. 水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象D. 医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部它利用了光的全反射原理4. 光的偏振现象(多选)关于自然光和偏振光以下说法正确的是()A. 自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同B. 偏振光是在垂直于光的传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光C. 自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D. 太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光解析：普通光源直接发出的光是自然光，自然光沿各方向振动的强度相同，A错D对，自然光经偏振片后成为偏振光，而不可能再还原为偏振光，偏振光定义即为B，故B对C错答案：BD二、规律方法题组5. 明暗条纹的判断方法(多选)关于光的干涉现象，下列说法正确的是()A. 在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现暗条纹B. 在双缝干涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C. 把入射光由黄光换成紫光，两相邻亮条纹间的距离变窄D. 当薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等02典例突破知规律考点1光的干涉、衍射 考点解读：1. 单缝衍射与双缝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，中央最宽条纹宽度不等，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不等各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距各相邻条纹等间距亮度亮度情况情况中央条纹最亮，两边变暗中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本条纹清晰，亮度基本相等相等相同点相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹明暗相间的条纹2.干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理在衍射现象中，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解题探究(1)从条纹的宽度和间距上如何区别双缝干涉和单缝衍射？提示：双缝干射：条纹宽度相等，相邻条纹间距也相等单缝衍射：条纹宽度不等，中央最宽，相邻条纹间距也不等(2)干涉条纹和衍射条纹的宽度与波长有何关系？提示：波长越长，产生的干涉条纹和衍射条纹越宽尝试解答选B.对于干涉条纹，明条纹和暗条纹在比较多的条数之内都保持宽度相等，且波长越大，条纹越宽；对于衍射条纹，条纹宽度中间大，两边逐渐减小由于红光波长大于紫光波长，故红光条纹比紫光条纹宽因此，甲是红光干涉图样，乙是紫光干涉图样，丙是红光衍射图样，丁是紫光衍射图样，故选项B对，A、C、D错区分光的干涉和衍射(1)白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但其光学本质不同(2)区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可以从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分解析：因为中央到双缝的光程差恒为零，所以中央位置始终是亮纹，故A正确；因为双缝干涉实验中屏上干涉条纹的间距与入射光波长成正比，白光中的紫光波长最短，所以得到的彩色条纹中最靠近中央的是紫光，故B错；白光中红光的波长最长，对同样的单缝，红光的衍射现象最明显，得到的中央亮纹最宽，所以彩色亮纹中偏离中央最远的是红光，故C对；照相机镜头涂的增透膜，通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，并不是增强了对紫光的透射，故D错答案：AC 2. 如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2的距离之差为2.1106m，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？典例透析(多选)如图所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面是否平整，观察到的现象如图所示的条纹中的P和Q的情况，这说明 ()AN的上表面A处向上凸起BN的上表面B处向上凸起CN的上表面A处向下凹陷DN的上表面B处向下凹陷尝试解答选BC.用干涉法检查平面：如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)提前出现，如图(甲)所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图(乙)所示(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的顺序位置上)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图(丙)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(丁)所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，现若在图(丙)装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹变疏 变式训练 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜他选用的薄膜材料的折射率为n1.5，所要消除的紫外线的频率为8.11014 Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？ (1)偏振片A的作用是什么？_ _. (2)偏振现象证明了光是一种_ (3)(多选)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处光强度最强，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处光强度最强，偏振片A转过的角度等于解题探究(1)本题中A、B作用是什么？提示：A为起偏器，B为检偏器，自然光通过A后变为偏振光，只转动B时，到达O处的光强度会变化(2)什么情况下O处光强度最强？提示：当A和B透振方向一致时，O处光强度最强尝试解答(1)把自然光变成偏振光_(2)横波_(3)ACD(1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光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)偏振现象证明了光是一种横波(1)当起偏器与检偏器透振方向平行时，在检偏器后的光线最强，当垂直时，无光线射出(2)除了直接从光源发出的光外，日常生活中遇到的光大都是偏振光 变式训练 如图所示，让灯光通过偏振片P，在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，转动Q观察通过两块偏振片的透射光当透射的光线最强时，记录P、Q放置的位置关系，如果在这一位置处将P转动90，在Q的另一侧观察到的现象是() A. 射出光线的强度保持不变 B. 有光线射出，强度变弱 C. 有光线射出，强度变强 D. 无光线射出 变式训练 现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距x为_mm.