届高中物理第专题复习选修34第12章 第4课时Word下载.docx

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[基础导引]

太阳光照着一块遮光板，遮光板上有一个较大的三角形孔．太阳光透过这个孔，在光屏上形成一个三角形光斑．请说明：

遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？

说出其中的道理．

1．光________________________________的现象叫光的衍射．

2．发生明显衍射的条件：

只有在障碍物的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象．

3．泊松亮斑：

当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）．

特别提醒　1.光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．

2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．

三、光的偏振

市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片．偏振片与普通的有色玻璃片相比有什么优点？

安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？

利用偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检测？

1．偏振：

光波只沿____________的方向振动，称为光的偏振．

2．自然光：

太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着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：

在________于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光．光的偏振证明光是________．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．

特别提醒　1.自然光通过偏振片后，就变成了偏振光．

2．平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光.

考点一　光的干涉

考点解读

1．明暗条纹的判断方法

（1）单色光

a．如图1所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ（k＝0,1,2…）时，光屏上出现明条纹．

b．光的路程差r2－r1＝（2k＋1）（k＝0,1,2…）时，光屏上出现暗条纹．

图1

（2）白光：

光屏上出现彩色条纹．

（3）中央条纹为明条纹．

2．双缝干涉是等间距的，相邻明条纹（或暗条纹）间的距离与波长成正比（装置已确定的情况下）．利用双缝干涉实验可测量光波的波长．

3．薄膜干涉

（1）如图2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．

图2

（2）光照射到薄膜上时，在膜的前表面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．

（3）原理分析

①单色光

a．在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍．

Δr＝nλ（n＝1,2,3…），薄膜上出现明条纹．

b．在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍．Δr＝（2n＋1）（n＝0,1,2,3…），薄膜上出现暗条纹．

②白光：

薄膜上出现水平彩色条纹．

4．薄膜干涉的应用

干涉法检查平面如图3所示，两板之间形成一楔形空气膜，

用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们

会观察到平行且等间距的明

图3

暗相间的条纹；

若被检平面不

平整，则干涉条纹发生弯曲．

典例剖析

例1　如图4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，问P点是亮条纹还是暗条

纹？

图4

（1）已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×

10－7m；

（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°

；

（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．

跟踪训练1　如图5所示，在双缝干涉实验中，已知SS1＝SS2，且S1、

S2到光屏上P点的路程差Δr＝1.5×

10－6m.

（1）当S为λ＝0.6μm的单色光源时，在P点处将形成______条纹．

图5

（2）当S为λ＝0.5μm的单色光源时，在P点处将形成______条纹．（均

选填“明”或“暗”）

例2　用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25mm，在距离双缝为1.2m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5mm.求这种单色光的波长．

探究所得　掌握条纹间距公式Δx＝λ.

跟踪训练2　薄膜干涉在科学技术上有很大应用．如图6甲是干涉法检查平面示意图，图乙是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是______．（选填“上凸”或“下凹”）

图6

考点二　衍射与干涉的比较考点解读

1．衍射与干涉的比较

两种现象比较项目

单缝衍射

双缝干涉

不

同

点

条纹宽度

条纹宽度不等，中央最宽

条纹宽度相等

条纹间距

各相邻条纹间距不等

各相邻条纹等间距

亮度情况

中央条纹最亮，两边变暗

条纹清晰，亮度基本相等

相同点

干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；

干涉、衍射都有明暗相间的条纹

特别提醒　1.白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．

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．

例3　在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）

A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹

B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹

C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹

D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹

跟踪训练3　在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图7的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（　　）

图7

A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d

考点三　光的偏振

1．偏振光的产生方式

（1）自然光通过起偏器：

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．

（2）自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°

时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．

注意　不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，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．

2．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，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）应用：

照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．

例4　

（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）凡是波都具有衍射现象，而把光看作直线传播的条件是__________________________.

要使光产生明显的衍射，条件是_______________________________________________．

（3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是___________________________________________________________________．

（4）如图8所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明________________________________________________________________________．

图8

跟踪训练4　光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是（　　）

A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化

B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°

时，反射光是偏振光

C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰

D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

A组　光的干涉

1．关于光的干涉，下列说法中正确的是（　　）

A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的

B．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽

C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉

D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定

2.双缝干涉实验装置如图9所示，双缝间的距离为d，双缝到像

屏

的距离为l，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条

纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（　　）

图9

A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不

清晰

B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹

C．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小

D．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大

3．用如图10所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a）是点

燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图（b）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（　　）

图10

A．当金属丝圈旋转30°

时干涉条纹同方向旋转30°

B．当金属丝圈旋转45°

时干涉条纹同方向旋转90°

C．当金属丝圈旋转60°

D．干涉条纹保持原来状态不变

B组　光的衍射和偏振

4．如图11所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关