高中物理2.2《光的波动性》课件（教科版）选修3-4

欢迎进入物理课堂 第2讲光的波动性 考点1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 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 频率 相位差 双缝 干涉 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 单色光 形成 的条纹 中央为明条纹 a 光的路程差r2 r1 k 0 1 2 光屏上出现明条纹 b 光的路程差r2 r1 k 0 1 2 光屏上出现暗条纹 白光 光屏上出现 条纹 且中央亮条纹是 填写颜色 条纹间距公式 x 明暗相间 k 彩色 白色 2 薄膜干涉 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 1 用白光做双缝干涉实验时 中央出现白色条纹 两侧出现彩色条纹的原因 1 从双缝射入的两列光波中 各种色光都能形成明暗相间的条纹 各种色光都在中央条纹处形成亮条纹 从而复合成白色条纹 2 两侧各色光的条纹间距与波长成正比 即红光的亮纹间宽度最大 紫光亮纹间宽度最小 即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合 这样便形成了彩色条纹 2 薄膜干涉的成因 1 薄膜特点 如图所示 由于重力作用 肥皂膜上薄下厚 2 相干光线 薄膜前表面AA 和后表面BB 的反射光线叠加 3 亮纹条件 在P1 P2处 薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差 当光程差等于波长整数倍时形成亮条纹 4 暗纹条件 在Q处 光程差等于半波长的奇数倍 形成暗条纹 考点2光的衍射1 光的衍射 光绕过 偏离直线传播的现象 2 发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长 甚至比光的波长 的时候 衍射现象才会明显 障碍物 相差不多 还小 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 宽且亮 明暗相间 不等距 不透明 亮斑 1 对光的衍射的理解 1 干涉和衍射是波的特征 波长越长 干涉和衍射现象越明显 在任何情况下都可以发生衍射现象 只是明显与不明显的差别 2 衍射现象说明 光沿直线传播 只是一种特殊情况 只有在光的波长比障碍物小得多时 光才可以看做是沿直线传播 2 单缝衍射与双缝干涉的比较 两种现象 比较项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹间距 亮度情况 相同点 条纹宽度不等 中央最宽 条纹宽度相等 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 中央条纹最亮 两边变暗 条纹清晰 亮度基本相等 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 3 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 考点3光的偏振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 都相同 这种光叫做自然光 3 偏振光 振动方向限在一个平面上的光 光的偏振证明光是 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光4 偏振光的应用 应用于照相机镜头 消除车灯眩光等 某一特定 一切方向 强度 横波 立体电影 1 偏振光的产生 1 除了直接从光源发出的光外 日常生活中遇到的光大都是不同程度的偏振光 2 偏振光的产生方式 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 叫起偏器 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光 叫检偏器 自然光射到两种介质的界面上 如水面 玻璃等表面 形成的反射光和折射光均为偏振光 3 偏振光的理论意义 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 光的偏振现象说明光波是横波 2 对偏振片的理解偏振片并非刻有狭缝 而是具有一种特征 即存在一个透振方向 只让平行于该方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收了 3 自然光和偏振光的比较 自然光 非偏振光 偏振光 光的来源 光的振动方向 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 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 考点4实验 用双缝干涉测光的波长1 实验原理 1 根据公式 x 得 2 用 测出双缝到光屏的距离l 用 调节清晰的干涉条纹 测出n个亮纹间的距离a 则 x 双缝间距d是已知的 这样就可以计算出波长 刻度尺 测量头 2 实验步骤 1 观察双缝干涉图样 把遮光管架在支架环上 其轴线与光具座的导轨基本平行 在遮光管的一端装上双缝 并转动双缝座 使双缝与水平面垂直 再装好单缝管 让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高 灯丝与单缝之间的距离约为25cm 使灯泡发光 先把透镜移近单缝 直至在单缝面上见到灯丝的缩小像 然后把透镜移近灯泡 直至在单缝面上形成一放大的灯丝像 反复调节几次 使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心 在遮光管的另一端装上测量头 在单缝管上装上拨杆 边观察边左右移动拨杆 以调节单缝与双缝平行 直至看到白光的干涉条纹最清晰 2 测定单色光的波长 在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹 再调节目镜 直至能同时清晰地看到分划线和干涉条纹 然后绕光轴转动测量头 使分划线与干涉条纹平行后固定好测量头 先移动测量头上的手轮 把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹 并记下它所对应的读数x1 然后转动手轮 把分划线移向右边 并对准第n条 一般n可取7左右 干涉亮条纹或暗条纹 这时的读数为xn 则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为待测的光波波长为 改变双缝中心距离d 重复上面的步骤 再测一次 实验注意事项 1 实验时应使光源 单缝 双缝和毛玻璃屏 测量头共轴 单缝和双缝安装时应竖直且相互平行 遮光筒的轴线要与光具座导轨平行 若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小 不清晰 不便于观察和测量 2 分划板上的刻线应与干涉条纹的亮 暗 线平行 否则会增大测量的误差 3 双缝 测量头安装到遮光筒上时要装到底 使各部件的定位面紧密吻合 否则会影响测量结果 4 双缝干涉演示仪的测量头有两种 一种相当于螺旋测微器 一种相当于游标卡尺 具体应用时要加以区分 5 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 6 光波的波长很小 x l的测量对波长 的影响很大 l用毫米刻度尺测量 并且要多次测量取平均值 x利用测量头测量 可利用 累积法 测n条亮纹间距 再求出 x 并且采用多次测量求 的平均值的方法来进一步减小误差 双缝干涉中明暗条纹的分析 例证1 14分 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 1 10 6m 分别用A B两种单色光在空气中做双缝干涉实验 1 已知A光在空气中的波长为6 10 7m 问P点是亮条纹还是暗条纹 2 已知B光在某种介质中波长为3 15 10 7m 当B光从这种介质射向空气时 临界角为37 问P点是亮条纹还是暗条纹 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 4 设光屏上O为到S1和S2路程相等的点 则B光在PO间有几条暗纹 解题指南 解答本题应把握以下四点 1 计算B光在空气中的波长 2 由出现明暗条纹的条件判断条纹的亮暗 3 由双缝干涉条件判断光屏上出现的现象 4 由亮条纹公式判断暗条纹数 规范解答 1 路程差 x 2 1 10 6m A 6 10 7m 路程差 x与A光波长的倍数关系为 3分 所以P点为暗条纹 1分 2 根据临界角与折射率的关系 1分 由此可知 B光在空气中的波长 B为 B n 介 5 25 10 7m 1分 路程差 x与波长 B的倍数关系为 3分 可见 用B光作光源 P点为亮条纹 1分 3 若让A光和B光分别照射S1和S2 通过S1 S2的光不满足相干条件 故不能发生干涉 此时光屏上只能观察到亮光 2分 4 由于NB 4 故B光在PO间有4条暗纹 2分 答案 1 暗条纹 2 亮条纹 3 见规范解答 4 4条 总结提升 分析双缝干涉中明暗条纹问题的技巧1 一般解题步骤 1 由题设情况依 真 n 介 求得光在真空 或空气 中的波长 2 由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹 3 根据明条纹的判断式 r k k 0 1 2 或暗条纹的判断式 r 2k 1 k 0 1 2 判断出k的取值 从而判断条纹数 2 应注意的问题 1 真 n 介可以根据c 真f v 介f n 三个式子推导得到 2 两列光发生干涉的条件是两列光的频率相同 振动方向相同 相位差恒定 3 相干光的获得方法 将一束光分成两束而获得 此法称为分光法 利用激光 薄膜干涉问题 例证2 1 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图甲所示 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 求 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如何变化 如果照射光的频率增大 则从上往下观察到的干涉条纹将如何变化 2 如图甲所示 用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况 观察到现象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况 这说明 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 解题指南 求解此题应注意以下三点 1 求两列光波到达某点的光程差 x 2 出现明暗条纹的条件与几何关系相结合 3 利用明暗条纹产生的原理分析被检面的凸凹情况 自主解答 1 光线在空气膜的上 下表面发生反射 并发生干涉 从而形成干涉条纹 设空气膜顶角为 d1 d2处为两相邻明条纹 如图所示 则两处光的路程差分别为 x1 2d1 x2 2d2 因为 x2 x1 所以d2 d1 设条纹间距为 l 则由几何关系得即当抽去一张纸片 减小时 l增大 即条纹变疏 如果照射光的频率增大 则照射光的波长变短 由条纹间距与波长的关系知 减小 l减小 即条纹变密 2 选B C 利用光的薄膜干涉来检查平面的质量 就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层 用单色光从上面照射 入射光在空气层的上 下表面反射形成两列相干光束 如果被检测的平面是平的 那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上 若是被测平面的某处凹下去了 这时干涉条纹就不是直线 在凹处的干涉条纹将向楔形膜中薄的一侧弯曲 这是因为凹处的两束反射光的光程差变大 它只能与膜厚一些位置的两反射光的光程差相同而形成同一级的条纹 光程差相同的干涉条纹为同一级 一般光程差大的干涉条纹级别高 光程差小级别低 显然凹处的级别增大 将与膜厚一些 位置的干涉条纹形成同一级别的条纹 同理 若是被测平面某处凸起 则该处的干涉条纹将向楔形膜中厚的一侧弯曲 答案 1 变疏 变密 2 B C 总结提升 三法巧解 被测平面的凹凸 问题 1 理论分析法 首先对照薄膜干涉装置甲弄清楚干涉条纹乙所对应的空气膜厚度的变化 从左至右 厚度增加 然后找到条纹弯曲处 看出现的条纹前移还是后移从而确定是凹陷还是凸起 如C处若不凹或凸时应和AB出现在同一级条纹上 现在出现在AB的后一级条纹上 表示C点凹下 同样办法可判定E点应是凸起 2 结论法 若干涉条纹向劈尖干涉的尖端 即空气膜厚度小的那一端 弯曲 则表示弯曲处凹陷 若干涉条纹向劈尖干涉的尾端 即空气膜厚度大的那一端 弯曲 则表示弯曲处凸起 3 形象法 被测平面凹下 或凸起 的形象判断法 矮人行走法 即把干涉条纹看成 矮人 的行走轨迹 让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走 始终保持脚踏被检板 头顶样板 在行走过程中 若遇一凹下 他必向薄膜的尖端去绕 方可按上述要求过去 即条纹某处弯向薄膜尖端 该处为一凹下 若某处有一凸起 他要想过去 必向薄膜的底部去绕 即条纹某处弯向薄膜底部方向时 该处必为一凸起 用双缝干涉测光的波长 例证3 2012 太原模拟 1 如图所示 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 光具座上放置的光学元件依次为 光源 遮光筒 光屏 对于某种单色光 为增加相邻亮纹 暗纹 间的距离 可采取 或 的方法 2 如果将灯泡换成激光光源 该实验照样可以完成 这时可以去掉的部件是 填数字代号 3 转动测量头的手轮 使分划板中心刻线对准第1条亮纹 读下手轮的读数如图甲所示 继续转动手轮 使分划板中心刻线对准第10条亮纹 读下手轮的读数如图乙所示 则相邻两亮条纹的间距是 mm 4 如果已经量得双缝的间距是0 30mm 双缝和光屏之间的距离是900mm 则待测光的波长是 m 取三位有效数字 解题指南 解答此题应注意以下四点 1 根据 x 确定增加相邻亮纹 暗纹 间的距离的方法 2 螺旋测微器的读数方法 3 由 x 计算条纹间距 4 由波长的计算公式 计算波长 自主解答 1 由实验原理可知 分别是滤光片 单缝 双缝 由 x 可知 要增加相邻亮纹 暗纹 间的距离 可采取的办法有 增大双缝到光屏间的距离 或选用较长的遮光筒 减小双缝之间的距离 2 由于激光是相干光源 故可以去掉的部件是 3 甲图读数是0 045mm 乙图读数是14 535mm 它们的差值是14 490mm 中间跨越了10 1 9个条纹间距 所以相邻两亮条纹间距是 x mm 1 610mm 4 光的波长 5 37 10 7m 答案 1 滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离 或选用较长的遮光筒 减小双缝之间的距离 2 3 1 610 4 5 37 10 7 总结提升 解答该题关键是掌握 用双缝干涉测光的波长 的实验原理 实验步骤和注意事项 熟练掌握螺旋测微器的读数方法 对易错角度及错误原因具体分析如下 1 2011 北京高考 如图所示的双缝干涉实验 用绿光照射单缝S时 在光屏P上观察到干涉条纹 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样 可以 A 增大S1与S2的间距B 减小双缝屏到光屏的距离C 将绿光换为红光D 将绿光换为紫光 解析 选C 双缝干涉的条纹间距公式 x 增大S1与S2的间距就是增大d 所以条纹间距变小 A错误 减小双缝屏到光屏的距离就是减小l 条纹间距变小 B错误 红光波长比绿光波长长 紫光波长比绿光波长短 所以将绿光换为红光可使条纹间距增大 C正确 D错误 2 2011 浙江高考 关于波动 下列说法正确的是 A 各种波均会发生偏振现象B 用白光做单缝衍射与双缝干涉实验 均可看到彩色条纹C 声波传播过程中 介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D 已知地震波的纵波波速大于横波波速 此性质可用于横波的预警 解析 选B D 只有横波才有偏振现象 A错误 白光的单缝衍射和双缝干涉的图样都是彩色条纹 B正确 机械波传播时 质点的运动速度与波的传播速度无关 C错误 因为地震波的纵波波速大于横波波速 所以对于同一地点纵波总是先到达 从而起到对横波的预警 D正确 3 2012 长宁区模拟 关于光的衍射 下列说法中错误的是 A 光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象B 只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射C 光的衍射没有否定光沿直线传播的结论D 光的衍射现象为波动说提供了有利的证据 解析 选B 由光的衍射的定义知A正确 光波的衍射无条件 B错误 当满足光发生明显衍射现象的条件时 光的衍射现象明显 否则光沿直线传播 可见光的衍射没有否定光沿直线传播的结论 C正确 衍射是波动所特有的性质 所以光的衍射现象为波动说提供了有利的证据 4 2012 南通模拟 对光现象的认识 下列说法中正确的是 A 光的色散现象都是由光的干涉引起的B 光导纤维导光主要应用了光的干涉原理C 光的衍射现象表明光沿直线传播D 光的偏振现象说明了光是一种横波 解析 选D 光的色散是由光的折射引起的 A错 光导纤维导光应用了光的全反射 B错 光的衍射现象表明光的波动性 C错 光的偏振说明了光是一种横波 D对 5 1 肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是 现象 露珠在太阳光照射下呈现的彩色是 现象 通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是 现象 2 当狭缝的宽度很小并保持一定时 用红光和紫光照射狭缝 看到的衍射条纹的主要区别是 3 抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细 如图所示 观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 A 这主要是光的干涉现象B 这主要是光的偏振现象C 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝粗了D 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝细了 解析 1 肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象 露珠呈现的彩色是光的色散现象 通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象 2 红光的中央亮纹宽 红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远 3 选D 由于是激光光束通过障碍物 所以为光的衍射现象 A B错误 观察其衍射现象 根据衍射的情况判断其粗细程度 屏上的条纹变宽 表明衍射现象更明显了 抽制的丝细了 C错误 D正确 答案 1 光的干涉光的色散光的衍射 2 红光的中央亮纹宽 红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远 3 D 6 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 1 偏振片A的作用是什么 2 偏振现象证明了光是一种 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 解题指南 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 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 由于糖溶液的旋光作用 使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度 使通过B到达O的光的强度不是最大 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的振动方向一致时 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转过的角度也为 故选项A C D正确 答案 1 把自然光变成偏振光 2 横波 3 A C D 7 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上 如图 并选用缝间距d 0 2mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离l 700mm 然后 接通电源使光源正常工作 1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50分度 某同学调整手轮后 从测量头的目镜看去 第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲 a 所示 图中数字是该同学给各暗纹的编号 此时图甲 b 中游标尺上的读数x1 1 16mm 接着再转动手轮 映入眼帘的干涉条纹如图乙 a 所示 此时图乙 b 中游标尺上的读数x2 mm 2 利用上述测量结果 经计算可得两个相邻明纹 或暗纹 间的距离 x mm 这种色光的波长 nm 解题指南 解答本题应注意以下三点 1 游标尺的读数方法 2 计算 x时光标移动的亮条纹数 3 波长的计算公式 解析 1 主尺读数为15mm 游标尺读数为1 0 02mm 0 02mm 二者相加即可 2 由于图中数字标记的是暗条纹 首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数 若图甲 a 所示的中央刻线所对亮条纹记为第1条 则图乙 a 所示的中央刻线所对亮条纹为n 7 则 x 2 31mm 光的波长 6 6 102nm 答案 1 15 02 2 2 316 6 102 8 用双缝干涉测光的波长 实验中采用双缝干涉仪 它包括以下元件 A 白炽灯B 单缝屏C 光屏D 双缝屏E 遮光筒F 滤光片 其中双缝屏和光屏连在遮光筒上 1 把以上元件安装在光具座上时 自光源起合理的排列顺序是 只需填前面的字母 2 正确调节后 在屏上观察到红光的干涉条纹 用测量头测出10条红亮纹间的距离为a 改用绿色滤光片 其他条件不变 用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b 则一定有a b 填 大于 小于 或 等于 3 在双缝干涉实验中 滤光片的作用是 单缝的作用是 双缝的作用是 解析 各元件的作用及排列顺序为 白炽灯作为光源 滤光片的作用是获得单色光 单缝的作用是形成线光源 双缝的作用是形成相干光源 遮光筒的作用是形成暗室 光屏承接干涉图样 测量头是测量条纹间距 由于红光的波长大于绿光的波长 根据 x 可知 红色光的干涉条纹宽度大于绿色光的干涉条纹宽度 因此a b 答案 1 AFBDEC 2 大于 3 获得单色光形成线光源形成相干光源 9 1 如图所示 甲 乙 丙 丁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 A 甲 乙是光的干涉图样B 丙 丁是光的干涉图样C 形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长短D 形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长短 2 如图所示 电灯S发出的光先后经过偏振片A和B 人眼在P处迎着入射光方向 看不到光亮 则图中a光为 光 图中b光为 光 以SP为轴将B转过180 后 在P处 选填 能 或 不能 看到光亮 以SP为轴将B转过90 后 在P处 选填 能 或 不能 看到光亮 解析 1 选A 干涉条纹是等间距的条纹 衍射条纹是不等间距的条纹 因此甲 乙图是干涉图样 丙 丁图是衍射图样 A正确 B错误 由公式 x 可知 条纹宽度与l d 均有关 故无法判断甲图样与乙图样光的波长的大小关系 C错 丙 丁两图中由于缝的大小关系没有限定 故无法比较丙 丁图样光的波长的大小关系 D错 2 自然光沿各个方向发散 是典型的非偏振光 通过偏振片后 透射光是只沿着某一特定方向振动的光 即偏振光 从电灯直接发出的光为自然光 故a光为自然光 它通过偏振片A后 即变为偏振光 故b光为偏振光 设通过A的光沿竖直方向振动 而人眼在P处逆着入射光方向看不到光亮 说明B偏振片的透振方向为水平方向 将B转过180 后 P处仍无光亮 若将B转过90 则该偏振片的透振方向变为竖直方向 则偏振光能通过B 即在P处有光亮 答案 1 A 2 自然偏振不能能 10 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 否则将会严重地损伤视力 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伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率为n 1 5 所要消除的紫外线的频率为 8 1 1014Hz 1 他设计的这种 增反膜 所依据的原理是 2 这种 增反膜 的厚度是多少 3 请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是 A 薄膜干涉说明光具有波动性B 如果薄膜的厚度不同 产生的干涉条纹一定不平行C 干涉条纹一定是彩色的D 利用薄膜干涉也可以 增透 解析 1 为了减少进入眼睛的紫外线 应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强 从而使透射的紫外线减弱 2 光程差 大小等于薄膜厚度d的2倍 应等于光在薄膜中的波长 的整数倍 即2d N N 1 2 因此 膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的 紫外线在真空中的波长是 c 3 70 10 7m 在膜中的波长是 n 2 47 10 7m 故膜的厚度至少是1 24 10 7m 3 干涉和衍射都证明光具有波动性 如果薄膜厚度均匀变化 则干涉条纹一定平行 白光的干涉条纹为彩色条纹 单色光的干涉条纹则为该色光颜色 当膜的厚度为四分之一波长时 两反射光叠加后减弱则会 增透 答案 1 两反射光叠加后加强 2 至少为1 24 10 7m 3 A D 11 用某种单色光做双缝干涉实验时 已知双缝间距离d 0 25mm 双缝到毛玻璃屏间距离l的大小由图中毫米刻度尺读出 如戊图所示 实验时先移动测量头 如图甲所示 上的手轮 把分划线的中央刻线对准靠近最左边的一条明条纹 如图乙所示 并记下螺旋测微器的读数x1 如图丙所示 然后转动手轮 把分划线的中央刻线向右边移动 直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7 如图丁所示 由以上测量数据可求得该单色光的波长 图中双缝的位置l1 mm 毛玻璃屏的位置l2 mm 螺旋测微器的读数x1 mm 螺旋测微器的读数x7 mm 请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式 解析 由戊图知 双缝位置l1 100 0mm 毛玻璃屏位置l2 938 0mm由丙图知 x1 0 300mm 由丁图知 x7 14 700mm由条纹间距公式 x 得波长又由装置图知l l2 l1 所以答案 100 0938 00 30014 700 12 在用红光做双缝干涉实验时 已知双缝间的距离为0 5mm 测得双缝到光屏的距离为1 0m 在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7 5mm 则 1 它在真空中的波长为多少 2 此红光的频率为多少 3 假如把整个装置放入折射率为的水中 这时屏上相邻明条纹的间距为多少 解析 1 相邻两条暗条纹间的距离根据 x得 2 由f 得此光的频率 3 在水中红光的波长 此时相邻两条明条纹间的距离为 1 125 10 3m 答案 1 7 5 10 7m 2 4 0 1014Hz 3 1 125 10 3m 总结提升 用双缝干涉测光的波长 问题的解决方法 1 明确双缝干涉条纹间距公式 x 中各物理量的意义 其中 x是相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距 d是双缝之间的距离 l是双缝到屏的距离 为光在真空中的波长 2 熟记求解相邻两条亮条纹或暗条纹间的距离的公式 x 中各物理量的意义 a1是使分划板的中心刻线对齐某条亮纹的中央时记下的手轮上的读数 将该条纹记为第1条亮纹 a2是转动手轮 使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央时记下的手轮上的读数 并将该条纹记为第n条亮纹 3 若将装置放入水中 必须根据介质中的波长 介 真空中的波长 真与介质的折射率n间的关系 介 求出水中的波长 并用水中的波长代替 x 中的 4 将各物理量统一为国际单位制代入求解 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全