高考物理一轮复习 第十三章 光学 电磁波 相对论（第2课时）光的波动性课件

第第2课时光的波动性课时光的波动性 考点一考点一 光的干涉和衍射光的干涉和衍射1衍射与干涉的比较衍射与干涉的比较2.干涉与衍射的本质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单缝衍射条纹【例例1】(2016长沙模拟长沙模拟)如图所示，如图所示，a、b、c、d四个图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图样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反反 思思 总总 结结区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹的宽度相同根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐两侧的亮条纹逐渐变窄变窄(2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄(3)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹从中央亮纹往两侧亮度变化很小往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮纹最宽而单缝衍射条纹中央亮纹最宽，两侧的亮纹逐渐变暗两侧的亮纹逐渐变暗1(多选多选)(2016济南模拟济南模拟)抽制高强度纤维细丝可用激光监抽制高强度纤维细丝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的同样宽度的窄缝规律相同观察光束经过细通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是列叙述中正确的是()A这里应用的是光的衍射现象这里应用的是光的衍射现象B这里应用的是光的干涉现象这里应用的是光的干涉现象C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细解析：解析：由于是激光束越过细丝即绕过障碍物由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的所以是光的衍射现象衍射现象，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距就大，的波长，条纹间距就大，A、D对对答案：答案：AD 考点二考点二 薄膜干涉现象薄膜干涉现象1薄膜干涉现象薄膜干涉现象如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形薄下厚的楔形2薄膜干涉原理分析薄膜干涉原理分析(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波反射的两列光波(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗或暗)条纹对应的条纹对应的薄膜的厚度相等单色光照射薄膜时形成明暗相间的条薄膜的厚度相等单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹3薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲【例例2】(2015荆州模拟荆州模拟)用如图所示的实验装置观察光的用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象图薄膜干涉现象图(a)是点燃的酒精灯是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些食盐在灯芯上撒些食盐)，图图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈将金属丝是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A当金属丝圈旋转当金属丝圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转时，干涉条纹同方向旋转30B当金属丝圈旋转当金属丝圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转时，干涉条纹同方向旋转90C当金属丝圈旋转当金属丝圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转时，干涉条纹同方向旋转30D干涉条纹保持原来状态不变干涉条纹保持原来状态不变解析：解析：在转动金属丝圈的过程中在转动金属丝圈的过程中，由于肥皂液薄膜的厚由于肥皂液薄膜的厚度不变度不变，故反射形成的光的路程差不会发生变化故反射形成的光的路程差不会发生变化，故产故产生的干涉条纹仍保持原来状态不变生的干涉条纹仍保持原来状态不变，故选项故选项D正确正确答案：答案：D2(2016青岛模拟青岛模拟)在研究材料在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法图所示的干涉实验法A的上表面是一光滑平面，在的上表面是一光滑平面，在A的上方的上方放一个透明的平行板放一个透明的平行板B，B与与A上表面平行，在它们之间形成上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜现在用波长为一厚度均匀的空气膜现在用波长为的单色光垂直照射，同的单色光垂直照射，同时对时对A缓慢加热，在缓慢加热，在B上方观察到上方观察到B板的亮度发生周期性变板的亮度发生周期性变化当温度为化当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到升高到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？ 考点三考点三 光的偏振现象光的偏振现象1自然光与偏振光的比较自然光与偏振光的比较自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向2.偏振光的理论意义及应用偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波光的偏振现象说明了光但不能确定光波是横波还是纵波光的偏振现象说明了光波是横波波是横波(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等【例例3】(多选多选)(2016太原模拟太原模拟)如图所示，偏振片如图所示，偏振片P的透振方向的透振方向(用带有箭头的实线表示用带有箭头的实线表示)为竖直方向下列为竖直方向下列四种入射光束中，能在四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是的另一侧观察到透射光的是()A太阳光太阳光B沿竖直方向振动的光沿竖直方向振动的光C沿水平方向振动的光沿水平方向振动的光D沿与竖直方向成沿与竖直方向成45角方向振动的光角方向振动的光解析：解析：偏振片只让沿某一方向振动的光通过偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时折射光的强度不同，的透振方向与光的振动方向不同时折射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱它们平行时最强，而垂直时最弱太阳光是自然光太阳光是自然光，光光波可沿任何方向振动波可沿任何方向振动，所以在所以在P的另一侧能观察到透射的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方振动方向与偏振片的透振方向相同向相同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与透振方向垂直其振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与所以看不到透射光；沿与竖直方向成竖直方向成45角方向振动的光角方向振动的光，其振动方向与透振方其振动方向与透振方向不垂直向不垂直，仍可看到透射光仍可看到透射光答案：答案：ABD3(多选多选)(2016唐山模拟唐山模拟)如图所示，一玻璃柱体的横截如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光形成细光束从空气射向柱体的束从空气射向柱体的O点点(半圆的圆心半圆的圆心)，产生反射光束，产生反射光束1和折射光束和折射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束和透射光束2恰好垂恰好垂直，在入射光线的方向上加偏振片直，在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是()A反射光束反射光束1消失消失B透射光束透射光束2消失消失C反射光束反射光束1和透射光束和透射光束2都消失都消失D偏振片偏振片P以入射光线为轴旋转以入射光线为轴旋转90角，透射光束角，透射光束2消失消失解析：解析：自然光射到界面上自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时当反射光与折射光垂直时，反反射光和折射光的偏振方向相互垂直射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振方向且反射光的偏振方向与纸面垂直与纸面垂直，折射光的偏振方向与纸面平行因此当在入折射光的偏振方向与纸面平行因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时时，因因反射光垂直于纸面反射光垂直于纸面，则反射光束则反射光束1消失消失，透射光束透射光束2不消失不消失，选项选项A正确正确，B、C均错误；偏振片均错误；偏振片P转动转动90，平行于纸平行于纸面内的光消失面内的光消失，则透射光束则透射光束2消失消失，选项选项D正确正确答案：答案：AD光的双缝干涉现象中亮暗条纹的判断光的双缝干涉现象中亮暗条纹的判断光的双缝干涉现象中亮、暗条纹的条件：原理如图所光的双缝干涉现象中亮、暗条纹的条件：原理如图所示示1单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹(1)光的路程差光的路程差rr2r1k(k0，1，2，)，光屏上，光屏上出现亮条纹出现亮条纹 方方 法法 技技 巧巧 思思 维维 提提 升升(2)光的路程差rr2r1(2k1)2(k0，1，2，)，光屏上出现暗条纹2白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色3条纹间距公式：xld.典例典例如图所示，在双缝干涉实验中，如图所示，在双缝干涉实验中，S1和和S2为双缝，为双缝，P是光屏上的一点，已知是光屏上的一点，已知P点与点与S1、S2的距离之差为的距离之差为2.1106m，分别用，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干两种单色光在空气中做双缝干涉实验涉实验(1)已知已知A光在空气中的波长为光在空气中的波长为6107m，问，问P点是亮条点是亮条纹还是暗条纹？纹还是暗条纹？(2)已知已知B光在某种介质中波长为光在某种介质中波长为3.15107 m，当，当B光从光从这种介质射向空气时，临界角为这种介质射向空气时，临界角为37，问，问P点是亮条纹点是亮条纹还是暗条纹？还是暗条纹？(3)若让若让A光照射光照射S1，B光照射光照射S2，试分析光屏上能观察到，试分析光屏上能观察到的现象的现象(4)设光屏上设光屏上O为到为到S1和和S2路程相等的点，则路程相等的点，则B光在光在PO间间有几条暗纹？有几条暗纹？思路导引思路导引根据光程差跟根据光程差跟A光波长的倍数关系判断光波长的倍数关系判断P点是明纹还是暗条纹点是明纹还是暗条纹，根据临界角的正弦值跟折射率根据临界角的正弦值跟折射率的关系的关系，求出介质的折射率求出介质的折射率，进而确定进而确定B光在空气中光在空气中的波长的波长，两束光要产生干涉现象两束光要产生干涉现象，则这两束光必须为则这两束光必须为相干光源相干光源