第第2講光的波動(dòng)性講光的波動(dòng)性01主干回顧固基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)1光的干涉一、雙縫干涉1. 干涉現(xiàn)象頻率相同的兩列光波相疊加，某些區(qū)域的光被_，某些區(qū)域的光被_，并且光被加強(qiáng)和減弱的區(qū)域_的現(xiàn)象2. 干涉條件兩列光的頻率相同，且具有_相位差特別提醒將同一列光波分解為兩列光波，可以獲得相干光源雙縫干涉和薄膜干涉均用此法獲得相干光源 加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱互相間隔互相間隔恒定的恒定的3. 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(1)原理如右圖所示：(2)產(chǎn)生明、暗條紋的條件單色光a光的路程差r2r1k(k0,1,2，)，光屏上出現(xiàn)_條紋彩色彩色 明明(3)條紋間距公式：x_，即在兩狹縫間距d和狹縫與屏間距離l不變的條件下，單色光產(chǎn)生的干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比特別提醒為了觀察到清晰的干涉圖樣，必須使雙縫距離d小到與波長(zhǎng)相當(dāng)，且使ld.二、薄膜干涉1如圖所示，豎直的肥皂液薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的_，光照射到薄膜上時(shí)，被膜的前表面AA和后表面BB分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加楔形楔形整數(shù)倍整數(shù)倍彩色彩色3.應(yīng)用(1)干涉法檢查平面；(2)鏡片增透膜相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個(gè)表面_的兩列光波圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對(duì)應(yīng)薄膜的_相等.反射反射厚度厚度知識(shí)點(diǎn)2光的衍射 1.發(fā)生明顯衍射的條件只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)_，甚至比光的波長(zhǎng)_的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯相差不多相差不多還小還小2衍射條紋的特點(diǎn)(1)單縫衍射：?jiǎn)紊獾难苌鋱D樣為中間_的單色條紋，兩側(cè)是_的條紋，條紋寬度比中央窄且暗；白光的衍射圖樣為中間寬且亮的白條紋，兩側(cè)是漸窄且暗的彩色條紋(2)圓孔衍射：明暗相間的_圓環(huán)(3)泊松亮斑(圓盤衍射)：當(dāng)光照到_(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時(shí)，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)_(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)).寬且亮寬且亮明暗相間明暗相間不等距不等距不透明不透明亮斑亮斑知識(shí)點(diǎn)3光的偏振現(xiàn)象1. 偏振光波只沿_的方向的振動(dòng)2. 自然光太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿_振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光 某一特定某一特定一切方向一切方向3. 偏振光在_于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光光的偏振證明光是_自然光通過偏振片后，就得到了偏振光垂直垂直橫波橫波3. 實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺4. 實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝儀器 將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上 接好光源，打開開關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏 安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行一、基礎(chǔ)知識(shí)題組1. 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A. 單縫的作用是獲得頻率相同的兩相干光源B. 雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況相同的相干光源C. 光屏上距兩縫的路程差等于半個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D. 照射到單縫的單色光的頻率越高，光屏上出現(xiàn)的條紋越寬解析：?jiǎn)慰p的作用是獲得一束細(xì)光，故A錯(cuò)誤；雙縫的作用是將一束光分成兩束完全相同的光，B正確；屏上出現(xiàn)暗條紋處距兩狹縫的路程差等于半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故C錯(cuò)誤；單色光的頻率越高，波長(zhǎng)越短，根據(jù)xl/d，相鄰條紋的間距越小，條紋越窄，故D錯(cuò)誤答案：B2. 光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()A. 將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋變窄B. 使單縫寬度變小，衍射條紋變窄C. 衍射現(xiàn)象中的明暗條紋是光疊加的結(jié)果D. 增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬解析：在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，單縫越窄，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，表現(xiàn)為衍射條紋越寬，所以B錯(cuò)誤，因黃光的波長(zhǎng)比綠光長(zhǎng)，故A正確；可將單縫視為幾組雙縫的組合，所以衍射現(xiàn)象中的明暗條紋同樣是光相遇疊加的結(jié)果，C正確；與雙縫干涉相似，增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬，故D正確答案：ACD3. 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(多選)下列關(guān)于光的說法中正確的是()A. 分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉實(shí)驗(yàn)，相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距B. 雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象C. 水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D. 醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體內(nèi)臟器官的內(nèi)部它利用了光的全反射原理4. 光的偏振現(xiàn)象(多選)關(guān)于自然光和偏振光以下說法正確的是()A. 自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，但是沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度可以不相同B. 偏振光是在垂直于光的傳播方向上，只沿著某一特定方向振動(dòng)的光C. 自然光透過一個(gè)偏振片后就成為偏振光，偏振光經(jīng)過一個(gè)偏振片后又還原為自然光D. 太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光解析：普通光源直接發(fā)出的光是自然光，自然光沿各方向振動(dòng)的強(qiáng)度相同，A錯(cuò)D對(duì)，自然光經(jīng)偏振片后成為偏振光，而不可能再還原為偏振光，偏振光定義即為B，故B對(duì)C錯(cuò)答案：BD二、規(guī)律方法題組5. 明暗條紋的判斷方法(多選)關(guān)于光的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是()A. 在波峰與波峰疊加處，將出現(xiàn)亮條紋；在波谷與波谷疊加處，將出現(xiàn)暗條紋B. 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上距兩狹縫的路程差為1個(gè)波長(zhǎng)的某位置，將出現(xiàn)亮紋C. 把入射光由黃光換成紫光，兩相鄰亮條紋間的距離變窄D. 當(dāng)薄膜干涉的條紋是等間距的平行線時(shí)，說明薄膜的厚度處處相等02典例突破知規(guī)律考點(diǎn)1光的干涉、衍射 考點(diǎn)解讀：1. 單縫衍射與雙縫干涉的比較兩種現(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，中央最寬條紋寬度不等，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不等各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距各相鄰條紋等間距亮度亮度情況情況中央條紋最亮，兩邊變暗中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本條紋清晰，亮度基本相等相等相同點(diǎn)相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋明暗相間的條紋2.干涉與衍射的本質(zhì)光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們?cè)谄辽席B加形成單縫衍射條紋解題探究(1)從條紋的寬度和間距上如何區(qū)別雙縫干涉和單縫衍射？提示：雙縫干射：條紋寬度相等，相鄰條紋間距也相等單縫衍射：條紋寬度不等，中央最寬，相鄰條紋間距也不等(2)干涉條紋和衍射條紋的寬度與波長(zhǎng)有何關(guān)系？提示：波長(zhǎng)越長(zhǎng)，產(chǎn)生的干涉條紋和衍射條紋越寬嘗試解答選B.對(duì)于干涉條紋，明條紋和暗條紋在比較多的條數(shù)之內(nèi)都保持寬度相等，且波長(zhǎng)越大，條紋越寬；對(duì)于衍射條紋，條紋寬度中間大，兩邊逐漸減小由于紅光波長(zhǎng)大于紫光波長(zhǎng)，故紅光條紋比紫光條紋寬因此，甲是紅光干涉圖樣，乙是紫光干涉圖樣，丙是紅光衍射圖樣，丁是紫光衍射圖樣，故選項(xiàng)B對(duì)，A、C、D錯(cuò)區(qū)分光的干涉和衍射(1)白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，但其光學(xué)本質(zhì)不同(2)區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中可以從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分解析：因?yàn)橹醒氲诫p縫的光程差恒為零，所以中央位置始終是亮紋，故A正確；因?yàn)殡p縫干涉實(shí)驗(yàn)中屏上干涉條紋的間距與入射光波長(zhǎng)成正比，白光中的紫光波長(zhǎng)最短，所以得到的彩色條紋中最靠近中央的是紫光，故B錯(cuò)；白光中紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，對(duì)同樣的單縫，紅光的衍射現(xiàn)象最明顯，得到的中央亮紋最寬，所以彩色亮紋中偏離中央最遠(yuǎn)的是紅光，故C對(duì)；照相機(jī)鏡頭涂的增透膜，通常是針對(duì)人眼最敏感的綠光設(shè)計(jì)的，使從鏡頭反射的綠光干涉相消，而對(duì)太陽光中紅光和紫光并沒有顯著削弱，所以看上去呈淡紫色，并不是增強(qiáng)了對(duì)紫光的透射，故D錯(cuò)答案：AC 2. 如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1、S2的距離之差為2.1106m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？典例透析(多選)如圖所示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來檢查平面N的上表面是否平整，觀察到的現(xiàn)象如圖所示的條紋中的P和Q的情況，這說明 ()AN的上表面A處向上凸起B(yǎng)N的上表面B處向上凸起CN的上表面A處向下凹陷DN的上表面B處向下凹陷嘗試解答選BC.用干涉法檢查平面：如圖所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測(cè)平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的如果某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮紋(或暗紋)提前出現(xiàn)，如圖(甲)所示；如果某處凸起來，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖(乙)所示(注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左向右的順序位置上)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖(丙)所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖(丁)所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰亮條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定，現(xiàn)若在圖(丙)裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋變疏 變式訓(xùn)練 登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.11014 Hz，那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少？ (1)偏振片A的作用是什么？_ _. (2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種_ (3)(多選)以下說法中正確的是()A到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于D將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于解題探究(1)本題中A、B作用是什么？提示：A為起偏器，B為檢偏器，自然光通過A后變?yōu)槠窆?，只轉(zhuǎn)動(dòng)B時(shí)，到達(dá)O處的光強(qiáng)度會(huì)變化(2)什么情況下O處光強(qiáng)度最強(qiáng)？提示：當(dāng)A和B透振方向一致時(shí)，O處光強(qiáng)度最強(qiáng)嘗試解答(1)把自然光變成偏振光_(2)橫波_(3)ACD(1)自然光源發(fā)出的光不是偏振光，但當(dāng)自然光經(jīng)過偏振片后就變成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波(1)當(dāng)起偏器與檢偏器透振方向平行時(shí)，在檢偏器后的光線最強(qiáng)，當(dāng)垂直時(shí)，無光線射出(2)除了直接從光源發(fā)出的光外，日常生活中遇到的光大都是偏振光 變式訓(xùn)練 如圖所示，讓燈光通過偏振片P，在偏振片P的后面再放置另一個(gè)偏振片Q，轉(zhuǎn)動(dòng)Q觀察通過兩塊偏振片的透射光當(dāng)透射的光線最強(qiáng)時(shí)，記錄P、Q放置的位置關(guān)系，如果在這一位置處將P轉(zhuǎn)動(dòng)90，在Q的另一側(cè)觀察到的現(xiàn)象是() A. 射出光線的強(qiáng)度保持不變 B. 有光線射出，強(qiáng)度變?nèi)?C. 有光線射出，強(qiáng)度變強(qiáng) D. 無光線射出 變式訓(xùn)練 現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng) (3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示，然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)如圖乙所示的手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距x為_mm.