高考物理總復(fù)習(xí) 第5講 光的波動(dòng)性課件 新人教版選修34

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1、(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P246)一、光的干涉1產(chǎn)生條件(1)兩列光的 相同，振動(dòng)方向相同，且具有恒定的 ，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣(2)將同一列光波分解為兩列光波，可以獲得相干光源， 和薄膜干涉都是用此方法獲得相干光源相位差相位差 頻率頻率 雙縫干涉雙縫干涉 2兩種典型的干涉(1)楊氏雙縫干涉原理如圖所示明、暗條紋的條件()單色光：形成 的條紋，中央為明條紋a光的路程差r2r1 (k0,1,2)，光屏上出現(xiàn)明條紋b光的路程差r2r1 (k0,1,2)，光屏上出現(xiàn)暗條紋明暗相間明暗相間 k ()白光：光屏上出現(xiàn) 條紋，且中央亮條紋是 (填寫(xiě)顏色)條紋間距公式：x .(2)薄膜干涉相干光：光照射到透明薄膜上

2、，從薄膜的兩個(gè) 反射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 相等應(yīng)用： ，利用光的干涉檢查平整度彩色彩色 白色白色 表面表面 厚度厚度 增透膜增透膜 (1)用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，中央出現(xiàn)白色條紋，兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋的原因從雙縫射入的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋兩側(cè)各色光的條紋間距與波長(zhǎng)成正比，即紅光的亮紋間寬度最大，紫光亮紋間寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全復(fù)合，這樣便形成了彩色條紋(2)薄膜干涉的成因薄膜特點(diǎn)：如圖所示，由于重力作用，肥皂膜上薄下厚相干光線：薄膜前表面AA和后表面BB的反射光

3、線疊加亮紋條件：在P1、P2處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)形成亮條紋暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，形成暗條紋二、光的衍射1光的衍射：光繞過(guò) 偏離直線傳播的現(xiàn)象2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)明顯障礙物障礙物 相差不多相差不多 還小還小 3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(pán)衍射)：當(dāng)光照到 (選填“透明”或“

4、不透明”)的半徑很小的小圓盤(pán)上時(shí)，在圓盤(pán)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 (1)干涉和衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別(2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看做是沿直線傳播三、光的偏振1偏振：光波只沿 的方向的振動(dòng)2自然光：太陽(yáng)、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 都相同，這種光叫做自然光3偏振光：在 于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特

5、定方向振動(dòng)的光光的偏振證明光是 自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光4偏振光的應(yīng)用：應(yīng)用于照相機(jī)鏡頭、 、消除車(chē)燈眩光等某一特定某一特定 一切方向一切方向 強(qiáng)度強(qiáng)度 垂直垂直 橫波橫波 立體電影立體電影 (1)對(duì)偏振片的理解偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個(gè)透振方向，只讓平行于該方向振動(dòng)的光通過(guò)，其他振動(dòng)方向的光被吸收了(2)自然光和偏振光的比較自然光自然光(非偏振光非偏振光)偏振光偏振光光的來(lái)光的來(lái)源源直接從光源發(fā)出的光直接從光源發(fā)出的光自然光通過(guò)起偏器自然光通過(guò)起偏器后的光后的光光的振光的振動(dòng)方向動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿任的平面內(nèi)，光振動(dòng)

6、沿任意方向，且沿各個(gè)方向意方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿特定方向振動(dòng)沿特定方向1.一般解題步驟(1)由題設(shè)情況依真n介，求得光在真空(或空氣)中的波長(zhǎng)(2)由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是明條紋還是暗條紋(1)已知A光在空氣中的波長(zhǎng)為6107 m，問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15107 m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37，問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象(4)設(shè)光屏上O為到S1和S2路程相等

7、的點(diǎn)，則B光在PO間有幾條暗紋？(3)若讓A光和B光分別照射S1和S2，通過(guò)S1、S2的光不滿足相干條件，故不能發(fā)生干涉，此時(shí)光屏上只能觀察到亮光(4)由于NB4，故B光在PO間有4條暗紋答案(1)暗條紋(2)亮條紋(3)見(jiàn)嘗試解答(4)4條如右圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知SS1SS2，且S1、S2到光屏上P點(diǎn)的路程差r1.5106 m.(1)當(dāng)S為0.6 m的單色光源時(shí)，在P點(diǎn)處將形成_條紋(2)當(dāng)S為0.5 m的單色光源時(shí)，在P點(diǎn)處將形成_條紋(均選填“明”或“暗”)答案(1)暗(2)明衍射與干涉的比較 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

8、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各相鄰條紋等間距間距亮度情況亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮條紋清晰，亮度基本相等度基本相等相同點(diǎn)相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋注意：(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)用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分嘗試解答白光作為

9、光源，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)；B為紅光的雙縫干涉，圖樣為紅黑相間，故B正確；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉圖樣，C錯(cuò)；遮住一條狹縫時(shí)，紫光將發(fā)生單縫衍射，形成衍射圖樣，D正確答案BD(2012南平聯(lián)考)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的明暗相間的圖樣，下圖的四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是()Aa、c Bb、cCa、d Db、d答案D1.偏振光的產(chǎn)生方式(1)自然光通過(guò)起偏器：通過(guò)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，叫起偏器第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器(2)自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰

10、好是90時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直2偏振光的理論意義及應(yīng)用(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波(2)應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車(chē)燈眩光等(3)當(dāng)狹縫的寬度很小并保持一定時(shí)，分別用紅光和紫光照射狹縫，看到的衍射條紋的主要區(qū)別是_(4)如下圖所示，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明_嘗試解答(1)肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，露珠呈現(xiàn)的彩色是光的色散，通過(guò)狹縫看太陽(yáng)光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象(2)障礙

11、物或孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)，可把光看作沿直線傳播；障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)，可產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象(3)紅光的中央亮紋寬，紅光的中央兩側(cè)的亮紋離中央亮紋遠(yuǎn)(4)這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光是一種橫波答案見(jiàn)嘗試解答如圖所示，P是一偏振片，P的透振方向(用帶有箭頭的實(shí)線表示)為豎直方向下列四種入射光束中，哪幾種光照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光()A太陽(yáng)光B沿豎直方向振動(dòng)的光C沿水平方向振動(dòng)的光D沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光解析太陽(yáng)光是自然光，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光都有，所以在偏振片另一側(cè)可看到透射光；沿豎直方向振動(dòng)的光，與P的透振方向相同，能透過(guò)偏振片；沿與豎直方向成45角振動(dòng)的光，有部分光

12、能透過(guò)偏振片P，故A、B、D正確答案ABDA當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30B當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90C當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30D干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變錯(cuò)因分析認(rèn)為金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)引起條紋變化，誤選A、B、C的一項(xiàng)處理薄膜干涉問(wèn)題時(shí)要注意什么是干涉膜，相干光來(lái)源哪些面的反射光，了解路程差與膜的厚度成2倍的關(guān)系要熟悉課本的薄膜干涉的實(shí)例，對(duì)于相機(jī)鏡頭的增透膜，它是前后膜面的反射光干涉相消來(lái)增加透光度的正確解答當(dāng)金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，膜的厚度幾乎沒(méi)變化，所以膜前后表面反射光的路程差情況未變，所以D正確答案為D.劈

13、尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如下圖(甲)所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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(乙)所示干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度差相同現(xiàn)若在圖(甲)裝置中抽去一張薄片，則當(dāng)光豎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()A變疏B變密C不變D消失解析該題主要考查獲取和處理信息的能力，當(dāng)抽去一張紙片后，兩玻璃表面之間夾角減小，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，要保持兩相鄰條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差相同，則兩相鄰條紋間距一定增大，即觀察到的干涉條紋變疏，選項(xiàng)A正確說(shuō)明：任意相鄰明條紋(或暗條紋

14、)所在位置下面對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定答案A(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P248)1(2012上海卷)下圖為紅光或紫光通過(guò)雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣，則()A甲為紫光的干涉圖樣B乙為紫光的干涉圖樣C丙為紅光的干涉圖樣 D丁為紅光的干涉圖樣解析光通過(guò)雙縫產(chǎn)生的干涉圖樣是等寬的條紋，丙與丁不是干涉圖樣，是衍射圖樣，C、D錯(cuò)光產(chǎn)生的干涉圖樣，波長(zhǎng)越長(zhǎng)條紋間距越大，所以甲為紅光的干涉圖樣，乙為紫光的干涉圖樣，B正確答案B2關(guān)于光的干涉，下列說(shuō)法中正確的是 ()A在雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的B在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個(gè)明條紋間距將變寬C只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉D頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定答案C3如下圖所示，兩光屏間放有兩個(gè)偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽(yáng)光沿軸線通過(guò)光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏N上光的亮度變化情況，下列說(shuō)法中正確的是()A光屏N上光的亮度保持不變B光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗C光屏N上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線D光屏N上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)解析Q轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，透振方向與P的透振方向平行時(shí)光屏N上亮度最亮，垂直時(shí)最暗，因此光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗，并且不會(huì)出現(xiàn)亮線，A、C、D錯(cuò)誤，B正確答案B