第二節(jié)光的波動(dòng)性第二節(jié)光的波動(dòng)性本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)知能演練知能演練輕巧奪冠輕巧奪冠技法提煉技法提煉思維升華思維升華基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引一、光的干涉一、光的干涉1定義：定義：在兩列光波的疊加區(qū)域在兩列光波的疊加區(qū)域,某些區(qū)域的光被某些區(qū)域的光被_,出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域的光被出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域的光被_,出現(xiàn)暗紋，且出現(xiàn)暗紋，且_和和_互相間隔的現(xiàn)象叫做光的干涉現(xiàn)象互相間隔的現(xiàn)象叫做光的干涉現(xiàn)象2條件：條件：兩列光的兩列光的_，且具有恒定的相位差，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象3雙縫干涉雙縫干涉(1)現(xiàn)象：單色光干涉時(shí)觀察到現(xiàn)象：單色光干涉時(shí)觀察到_相間的條紋，白光雙相間的條紋，白光雙縫干涉的現(xiàn)象為中央是白色條紋，兩邊是彩色的條紋縫干涉的現(xiàn)象為中央是白色條紋，兩邊是彩色的條紋加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱頻率相等頻率相等明暗明暗加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱4薄膜干涉薄膜干涉(1)現(xiàn)象：光照射到薄膜上時(shí)現(xiàn)象：光照射到薄膜上時(shí),薄膜前、后表面反射的兩列光相薄膜前、后表面反射的兩列光相疊加疊加,發(fā)生干涉現(xiàn)象，若入射光為單色光，可形成明暗相間的發(fā)生干涉現(xiàn)象，若入射光為單色光，可形成明暗相間的干涉條紋，若入射光為白光干涉條紋，若入射光為白光,可形成可形成_的干涉條紋的干涉條紋亮亮暗暗彩色彩色(2)應(yīng)用應(yīng)用干涉法檢查平面干涉法檢查平面如圖所示，檢查精密零件的表面質(zhì)量；如圖所示，檢查精密零件的表面質(zhì)量；將被檢查平面和放在上面的透明標(biāo)準(zhǔn)將被檢查平面和放在上面的透明標(biāo)準(zhǔn)樣板的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)樣板的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面和被檢查平面間形成一個(gè)楔形空平面和被檢查平面間形成一個(gè)楔形空氣膜，單色光從上面照射，入射光在氣膜，單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下表面反射出兩列光波疊加情況，從反射光中看空氣層的上、下表面反射出兩列光波疊加情況，從反射光中看到干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的形狀，來確定工件表面情況到干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的形狀，來確定工件表面情況鏡片增透膜鏡片增透膜在光學(xué)元件在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡透鏡、棱鏡)的表面涂一層薄膜，當(dāng)薄膜的厚度是的表面涂一層薄膜，當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的入射光在薄膜中波長的/4時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上的反射光的時(shí)，在薄膜的兩個(gè)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，達(dá)到減小反射光、增，因而相互抵消，達(dá)到減小反射光、增大透射光強(qiáng)度的作用大透射光強(qiáng)度的作用二、光的衍射二、光的衍射1衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象光在遇到障礙物時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的光在遇到障礙物時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象叫做光的衍射/22明顯衍射的條件明顯衍射的條件當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長_，或者跟光波波長，或者跟光波波長_時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象3衍射圖樣衍射圖樣(1)單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央間距和亮度不同白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央的是的是_光，最遠(yuǎn)離中央的是光，最遠(yuǎn)離中央的是_光光(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)(3)泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后，在圓板的陰泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的影中心出現(xiàn)的_斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一小小相差不多相差不多紫紫紅紅亮亮三、光的偏振三、光的偏振1偏振光：偏振光：在跟光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)在某一方在跟光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)在某一方向較強(qiáng)而在另一些方向振動(dòng)較弱的光即為偏振光向較強(qiáng)而在另一些方向振動(dòng)較弱的光即為偏振光光的偏振現(xiàn)象證明光是光的偏振現(xiàn)象證明光是_(填填“橫波橫波”或或“縱波縱波”)2偏振光的產(chǎn)生偏振光的產(chǎn)生自然光通過起偏器：通過兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第自然光通過起偏器：通過兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光,叫做叫做_第第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否是偏振光，叫做二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否是偏振光，叫做_橫波橫波起偏器起偏器檢偏器檢偏器四、電磁波譜四、電磁波譜特性特性應(yīng)用應(yīng)用真空中真空中波長波長遞變遞變規(guī)律規(guī)律無線無線電波電波容易發(fā)生衍射容易發(fā)生衍射通信和廣播通信和廣播大于大于1 mm紅外線紅外線熱效應(yīng)熱效應(yīng)紅外線遙感紅外線遙感小于小于1 mm大于大于700 nm可見光可見光引起視覺引起視覺照明等照明等400 nm到到700 nm之間之間紫外線紫外線化學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、熒光效應(yīng)、能殺菌能殺菌滅菌消毒、滅菌消毒、防偽防偽5 nm到到370 nm之間之間X射線射線穿透能力強(qiáng)穿透能力強(qiáng)醫(yī)用透視、醫(yī)用透視、安檢安檢0.01 nm到到10 nm之間之間射線射線穿透能力穿透能力很強(qiáng)很強(qiáng)工業(yè)探傷、工業(yè)探傷、醫(yī)用治療醫(yī)用治療小于小于0.01 nm五、激光五、激光1產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的電磁場的影響下，引處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的電磁場的影響下，引起高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時(shí)在兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以輻起高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時(shí)在兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射原子發(fā)生射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光受激輻射時(shí)，發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理2特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用(1)激光是一種人工產(chǎn)生的相干光根據(jù)此特點(diǎn)，它能像無線激光是一種人工產(chǎn)生的相干光根據(jù)此特點(diǎn)，它能像無線電波那樣進(jìn)行調(diào)制電波那樣進(jìn)行調(diào)制,應(yīng)用于光纖通信也可以用于全息照相應(yīng)用于光纖通信也可以用于全息照相(2)激光的平行度非常好根據(jù)此特點(diǎn)，它可以應(yīng)用于精確測激光的平行度非常好根據(jù)此特點(diǎn)，它可以應(yīng)用于精確測距，還應(yīng)用于距，還應(yīng)用于VCD光盤的解讀光盤的解讀(3)激光的亮度高，溫度高可以利用激光束來切割各種物質(zhì)，激光的亮度高，溫度高可以利用激光束來切割各種物質(zhì)，焊接金屬以及在硬質(zhì)材料上打孔醫(yī)學(xué)上可以用激光作焊接金屬以及在硬質(zhì)材料上打孔醫(yī)學(xué)上可以用激光作“光光刀刀”來切開皮膚、切除腫瘤，也可以用激光來切開皮膚、切除腫瘤，也可以用激光“焊接焊接”剝落的剝落的視網(wǎng)膜，還可以引起核聚變視網(wǎng)膜，還可以引起核聚變要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考一、光的干涉和衍射的對比一、光的干涉和衍射的對比1衍射與干涉的比較衍射與干涉的比較 兩種現(xiàn)象兩種現(xiàn)象比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 單縫衍射單縫衍射雙縫干涉雙縫干涉不不同同點(diǎn)點(diǎn)條紋寬度條紋寬度條紋寬度不等，條紋寬度不等，中央最寬中央最寬條紋寬度相等條紋寬度相等條紋間距條紋間距各相鄰條紋間距各相鄰條紋間距不等不等各相鄰條紋等間距各相鄰條紋等間距亮度亮度中央條紋最亮，中央條紋最亮，兩邊變暗兩邊變暗清晰條紋，亮度基清晰條紋，亮度基本相等本相等相同點(diǎn)相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋的條紋2.光的干涉和衍射的本質(zhì)光的干涉和衍射的本質(zhì)光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認(rèn)為是從單縫通過兩列衍射條紋的形成有相似的原理，都可認(rèn)為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的單縫衍射現(xiàn)象或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的單縫衍射現(xiàn)象即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用1(2013龍巖調(diào)研龍巖調(diào)研)如圖所示，如圖所示，a、b、c、d四個(gè)圖是四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣分析各圖樣不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是()Aa、b是光的干涉圖樣是光的干涉圖樣Bc、d是光的干涉圖樣是光的干涉圖樣C形成形成a圖樣的光的波長比形成圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短圖樣光的波長短D形成形成c圖樣的光的波長比形成圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短圖樣光的波長短即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用2如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長為如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長為600 nm的橙色光的橙色光源照射單縫源照射單縫S，在光屏中央，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于處觀察到亮條紋，在位于P點(diǎn)上方點(diǎn)上方的的P1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮紋中心點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮紋中心(即即P1到到S1、S2的路程差為一個(gè)波的路程差為一個(gè)波長長)，現(xiàn)換用波長為，現(xiàn)換用波長為400 nm的紫光源照射單縫，則的紫光源照射單縫，則()AP和和P1仍為亮點(diǎn)仍為亮點(diǎn)BP為亮點(diǎn)，為亮點(diǎn)，P1為暗點(diǎn)為暗點(diǎn)CP為暗點(diǎn)，為暗點(diǎn)，P1為亮點(diǎn)為亮點(diǎn)DP、P1均為暗點(diǎn)均為暗點(diǎn)解析：選解析：選B.從單縫從單縫S射出的光波被射出的光波被S1、S2兩縫分成的兩束光為兩縫分成的兩束光為相干光由題意，屏中央相干光由題意，屏中央P點(diǎn)到點(diǎn)到S1、S2距離相等，即由距離相等，即由S1、S2分別射出的光到分別射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此是亮紋中心因而，點(diǎn)的路程差為零，因此是亮紋中心因而，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，P點(diǎn)都是中央亮紋的點(diǎn)都是中央亮紋的中心而中心而P1點(diǎn)到點(diǎn)到S1、S2的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長，即的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長，即|P1S1P1S2|600 nm橙橙，則兩列光波到達(dá)，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)振動(dòng)情況完點(diǎn)振動(dòng)情況完全一致，振動(dòng)得到加強(qiáng)，因此，出現(xiàn)亮條紋當(dāng)換用波長為全一致，振動(dòng)得到加強(qiáng)，因此，出現(xiàn)亮條紋當(dāng)換用波長為400 nm的紫光時(shí)，的紫光時(shí)，|P1S1P1S2|600 nm(3/2)400 nm3紫紫/2，則兩列光波到達(dá)，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即由點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即由S1、S2射出的光波到達(dá)射出的光波到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)就相互削弱，因此，出現(xiàn)暗條紋綜上點(diǎn)時(shí)就相互削弱，因此，出現(xiàn)暗條紋綜上所述，選項(xiàng)所述，選項(xiàng)B正確正確考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)例例1考點(diǎn)考點(diǎn)1雙縫干涉條紋的分析雙縫干涉條紋的分析 (2010高考江蘇卷高考江蘇卷)如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為激光的波長為5.30107 m，屏上，屏上P點(diǎn)距雙縫點(diǎn)距雙縫S1和和S2的路程差為的路程差為7.95107 m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是_(選填選填“明條紋明條紋”或或“暗條紋暗條紋”)現(xiàn)改用波長為現(xiàn)改用波長為6.30107 m的激光進(jìn)行上述實(shí)的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將_(選填選填“變寬變寬”、“變窄變窄”或或“不變不變”)【答案答案】暗條紋變寬暗條紋變寬考點(diǎn)考點(diǎn)2薄膜干涉的理解和應(yīng)用薄膜干涉的理解和應(yīng)用在研究材料在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用的熱膨脹特性時(shí)，可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)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的上方放一個(gè)透明的的上方放一個(gè)透明的平行板平行板B，B與與A上表面平行，在它們上表面平行，在它們之間形成一厚度均勻的空氣膜現(xiàn)在之間形成一厚度均勻的空氣膜現(xiàn)在用波長為用波長為的單色光垂直照射，同時(shí)對的單色光垂直照射，同時(shí)對A緩慢加熱，在緩慢加熱，在B上方觀察到上方觀察到B板的亮板的亮度發(fā)生周期性變化當(dāng)溫度為度發(fā)生周期性變化當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，然后亮度逐漸減弱至?xí)r最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升高到最暗；當(dāng)溫度升高到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮?xí)r，亮度再一次回到最亮(1)在在B板上方觀察到的亮暗變化是由哪兩個(gè)表面的反射光板上方觀察到的亮暗變化是由哪兩個(gè)表面的反射光疊加形成的？疊加形成的？(2)溫度由溫度由t1升高到升高到t2時(shí)，時(shí)，A的高度升高多少？的高度升高多少？【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】分析此題時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：分析此題時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)薄膜干涉是利用了光在空氣膜前后表面的反射光疊加薄膜干涉是利用了光在空氣膜前后表面的反射光疊加形成的；形成的；(2)溫度變化時(shí)，空氣膜的厚度發(fā)生變化溫度變化時(shí)，空氣膜的厚度發(fā)生變化【答案答案】見解析見解析技法提煉技法提煉思維升華思維升華思維建模思維建模條紋間距公式的應(yīng)用條紋間距公式的應(yīng)用 【答案答案】(1)4.01014 Hz7.5107 m(2)1.125103 m