光的特性講解及題目分析.doc

輔導(dǎo)材料光的特性一、本講內(nèi)容光的波動(dòng)性二、重點(diǎn)難點(diǎn)簡(jiǎn)析1光的干涉現(xiàn)象（1）現(xiàn)象：兩列相干光波在相遇的區(qū)域內(nèi)疊加干涉，形成“有明有暗，明暗相間”的干涉紋。（2）意義：光的干涉現(xiàn)象充分證實(shí)了光具有波動(dòng)的特性。（3）相干條件：頻率相同；相差恒定。（4）雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后獲得的兩列相干光波疊加而形成的干涉現(xiàn)象。若從雙縫射出的是頻率相同，相差為零的光波，則屏上到達(dá)雙縫的路程差等于光的半波長(zhǎng)的偶（奇）數(shù)倍處，將出現(xiàn)明（暗）紋。若雙縫間距為d，雙縫屏到光屏的距離為L(zhǎng)，入射光波長(zhǎng)為，則相鄰明（暗）紋間距為x=上述關(guān)系式給出了一種“測(cè)量光波長(zhǎng)”的方法。波長(zhǎng)和頻率我們知道，波長(zhǎng)與頻率的乘積等于波速各種色光在真空中的速度都等于c，如果用v表示光波的頻率，則有c=v由于各種色光的波長(zhǎng)不同，可見(jiàn)它們的頻率也不相同紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最??；紫光的波長(zhǎng)最短，頻率最大下表是各種色光的頻率和在真空中波長(zhǎng)的范圍：光的波長(zhǎng)也常用埃（A）作單位，1埃=10-10米但埃不是國(guó)際制單位（5）薄膜干涉：由透明膜的前、后表面反射的相干光波疊加而形成的干涉現(xiàn)象。利用薄膜干涉可以檢驗(yàn)工件平面是否平整，還可以作為光學(xué)鏡頭上的增透膜。2光的衍射現(xiàn)象（1）現(xiàn)象：光繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象。（2）意義：光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步表明光是波。（3）條件：從理論上講衍射是無(wú)條件的，但需發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，其條件是阻礙物（或孔）的尺寸與光波可比（接近光波長(zhǎng)或小于光波長(zhǎng)）。（4）單縫衍射：光通過(guò)單縫照射到屏上時(shí)，屏上將出現(xiàn)“有明有暗，明暗相間”的衍射條紋，與雙縫干涉的干涉條紋不同的是：干涉條紋均勻分布，而衍射條紋的中央明紋較寬，較亮。（5）泊松亮斑：光照射到不透光的小圓板上時(shí)，在圓板陰影中心處出現(xiàn)的衍射亮斑。3光的偏振現(xiàn)象（1）自然光與偏振光：沿著各個(gè)方向振動(dòng)的強(qiáng)度均相同的光稱(chēng)自然光；只沿某一特定方向振動(dòng)的光稱(chēng)偏振光。（2）偏振現(xiàn)象：自然光經(jīng)過(guò)某一偏振片（起偏器）A后即變?yōu)槠窆?；若再使光?jīng)過(guò)另一偏振片（檢偏器）B并逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片B使A與B的偏振化方向相互垂直，則光就完全不能透過(guò)偏振片B。這樣的現(xiàn)象叫做光的偏振現(xiàn)象。（3）意義：光的偏振現(xiàn)象充分表明光波是橫波。因?yàn)槠瘳F(xiàn)象是橫波所特有的現(xiàn)象。4光的電磁說(shuō)理論（1）光的電磁說(shuō)理論 光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明光是一種波，而建立在一定理論研究（麥克斯韋理論）和實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)（光速與電磁波速的比較，光的偏振等）上的光的電磁說(shuō)更進(jìn)一步指出：光是一種電磁波。（2）電磁波譜 光與其它電磁波一起按波長(zhǎng)從大到小排列起來(lái)，構(gòu)成所謂電磁波譜：無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、x射線(xiàn)、射線(xiàn)。（3）各波段電磁波的比較（見(jiàn)表） 電磁波產(chǎn)生機(jī)理主要應(yīng)用無(wú)線(xiàn)電波電路中自由電子振動(dòng)無(wú)線(xiàn)電廣播電視紅外線(xiàn)原子核外外層電子躍遷熱作用可見(jiàn)光原子核外外層電子躍遷視覺(jué)效應(yīng)紫外線(xiàn)原子核外外層電子躍遷熒光效應(yīng)，化學(xué)作用x射線(xiàn)原子核外內(nèi)層電子躍遷醫(yī)用、人體透視射線(xiàn)核內(nèi)能級(jí)躍遷金屬探傷等三、典型例題例1用包括紅、綠、紫三種色光的復(fù)色光做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在所產(chǎn)生的干涉條紋中離中心條紋最近的干涉條紋是（ ）A紅色條紋； B綠色條紋；C紫色條紋； D三種條紋中心條紋的距離相等分析：不同色光波長(zhǎng)不同，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光波長(zhǎng)最短；雙縫干涉中條紋間距與光波長(zhǎng)成正比。解：雙縫干涉現(xiàn)象中將在光屏上產(chǎn)生明、暗相間的干涉條紋，條紋間距與光波長(zhǎng)成正比，中心處應(yīng)該是三種單色光的干涉中央明紋疊加，形成的復(fù)色光條紋，考慮到紫光波長(zhǎng)最短，紫光的干涉條紋間距最小，所以，靠中心條紋最近的應(yīng)該是紫色條紋。比例應(yīng)選C。例2 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光用只能透過(guò)紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過(guò)綠光），這時(shí)：A、只有紅色和綠色的干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失；B、紅色和綠色的干涉條紋消失，其它顏色的干涉條紋仍然存在；C、任何顏色的干涉條紋都不存在，但屏上仍有亮光；D、屏上無(wú)任何亮光解：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，白光通過(guò)單縫成為線(xiàn)光源，從單縫時(shí)出的光通過(guò)雙縫分成兩束光，它們?cè)诠馄辽闲纬刹噬母缮鏃l紋，現(xiàn)在兩個(gè)縫前分別放上紅色和綠色濾光片，紅光和綠光的頻率不同，不是相干光，所以屏上沒(méi)有干涉條紋，只有亮光，選擇項(xiàng)C正確例3用紅光做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，光屏上出現(xiàn)明、暗相間直間距均勻的紅色的干涉條紋，今用不透光的障礙物堵起一條縫，則屏上（ ）A一片黑暗； B一片紅色；C仍然是紅色的干涉條紋，只是亮相減弱；D仍然是明、暗相間的紅色條紋，但條紋間距不相同。分析：紅色透過(guò)雙縫將發(fā)生雙縫干涉現(xiàn)象；堵起一條縫后紅光只能透過(guò)單縫而發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象。注意到雙縫干涉的條紋間距與單縫衍射的條紋間距是不同的。解：堵起一條縫后紅光只能透過(guò)單縫而射到屏上發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，也應(yīng)將在屏上產(chǎn)生明、暗相間的紅色條紋，只是單縫衍射所產(chǎn)生的衍射條紋間距不均勻，由此知：此例應(yīng)選D。例4用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到彩色的干涉條紋，下列正確的說(shuō)法是：A、干涉圖樣的中央亮紋是白色的；B、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋；C、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋；D、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關(guān)分析與解答：白光是各種不同色光組成的復(fù)色光，光屏中央到兩狹縫距離相等，各色光經(jīng)雙縫到達(dá)光屏中央的路程差為零，在光屏中央均出現(xiàn)亮紋，各色光復(fù)合成白光，所以中央亮紋為白色由 可知不同色光的干涉條紋間距 隨波長(zhǎng)的增大而增大，紫光的波長(zhǎng)最短所以靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋，選擇項(xiàng)AC是正確的例5關(guān)于衍射的下列說(shuō)法中正確的是：（ ）A、衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加后產(chǎn)生的結(jié)果B、從雙縫干涉中也存在折射現(xiàn)象C、一切波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D、影的存在是一個(gè)與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實(shí)分析與解答：對(duì)于選項(xiàng)A，衍射現(xiàn)象是光通過(guò)單縫或孔形成的，但通過(guò)單縫（或孔）很窄（?。┻@些光波在相遇的區(qū)域里必然發(fā)生疊加于是就出現(xiàn)了條紋故A正確。對(duì)選項(xiàng)B雙縫干涉中，每縫中透過(guò)的光自身必然發(fā)生衍射，因?yàn)樗耆涎苌涞臈l件，故B亦正確至于選項(xiàng)C，一切波都能發(fā)生衍射，但并不是一切破都容易發(fā)生明顯的衍射，要發(fā)生明顯的衍射，必須滿(mǎn)足小孔（或障礙物）的尺度小于或近似等于波長(zhǎng)，而有些被長(zhǎng)是極短的（例如射線(xiàn)）所以就不易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)，選項(xiàng)D也是錯(cuò)的，影的出現(xiàn)只不過(guò)是障礙物的尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，沒(méi)能發(fā)生明顯衍射，而且衍射是波的本質(zhì)屬性，并不能以是否被發(fā)現(xiàn)而改變，仔細(xì)觀察便會(huì)發(fā)現(xiàn)：影的邊緣是模糊的，也就是說(shuō)已經(jīng)發(fā)生了衍射，但不明顯罷了，實(shí)際上“影的出現(xiàn)”與“衍射條紋”是光波在不同條件下的表現(xiàn)故選AB例6關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說(shuō)法正確的是（ ）A、紅光的單縫衍射圖樣是紅黑相間的直條紋B、白光的單縫衍射圖樣是白黑相間的直條紋C、光照到不透明小圓盤(pán)上出現(xiàn)泊松亮斑，說(shuō)明發(fā)生了衍射D、光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說(shuō)明光沿直線(xiàn)傳播，不存在光的衍射分析與解答：?jiǎn)紊庹盏姜M縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是明暗相間的直條紋，白光的衍射圖樣是彩色條紋；光照到不透明圓盤(pán)上，在其陰影處出現(xiàn)亮點(diǎn)，是衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，D項(xiàng)中屏上大光斑的邊線(xiàn)很模糊，正是光的衍射造成的，不能認(rèn)為不存在衍射現(xiàn)象綜合以上分析，選項(xiàng)A、C正確例7試分析下列光現(xiàn)象各屬于哪種：夏天的樹(shù)蔭下出現(xiàn)了很多小的圖形亮斑，這是_；雨后路面上油膜呈現(xiàn)出彩色，這是_；在陽(yáng)光照射下有時(shí)玻璃片的邊緣呈現(xiàn)出彩色，這是_.分析：比例要求了解各種光現(xiàn)象的形成原因及基本特征。解：夏天樹(shù)蔭下出現(xiàn)小的圖形亮斑是光的小孔成像現(xiàn)象，這些圖形斑實(shí)際上是太陽(yáng)經(jīng)茂密的枝葉間的小孔所形成的像；雨后路面上油膜呈現(xiàn)彩色是光的薄膜干涉現(xiàn)象，由于陽(yáng)光是復(fù)色光，不同色光波長(zhǎng)不同，將會(huì)在油膜的不同厚度、處經(jīng)前，后表面反射疊加加強(qiáng)，這才使得復(fù)色光經(jīng)油膜的薄膜干涉后呈現(xiàn)出彩色；陽(yáng)光照射下玻璃片邊緣呈現(xiàn)出彩色是光的色散現(xiàn)象，不同色光經(jīng)玻璃片邊緣兩次折射后偏折的程度有所不同，這就是因色散而呈現(xiàn)出彩色的原因所在。例8和紅外線(xiàn)相比，x射線(xiàn)的頻率比較_；在水中傳播的速度比較_；水對(duì)其折射率比較_；從水中射向空氣時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角比較_；繞過(guò)障礙物的本領(lǐng)比較_；穿透能力比較_。分析：要求熟悉電磁波譜，同時(shí)要了解頻率，波速、折射率、波長(zhǎng)、穿透能力等因素間的關(guān)系。解：從電磁波譜的排列中可知，x射線(xiàn)的頻率的紅外線(xiàn)要高。而頻率越高，在介質(zhì)中傳播速度越慢，介質(zhì)對(duì)其的折射率越高，在介質(zhì)中射向空氣時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角越小，波長(zhǎng)越短而導(dǎo)致繞過(guò)障礙物的本領(lǐng)越多，能量越多而導(dǎo)致穿透能力越強(qiáng)。由此知：此例應(yīng)依次填充：高、慢、大、小、弱、強(qiáng)。例9關(guān)于電磁波譜的下列說(shuō)法中正確的是（ ）A、倫琴射線(xiàn)是高速電子流射到固體上，使固體原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的B、射線(xiàn)是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的C、紫外線(xiàn)比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D、在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是射線(xiàn)分析與解答：射線(xiàn)是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，故答案B不對(duì)，在電磁波譜中從無(wú)線(xiàn)電波到射線(xiàn)，波長(zhǎng)逐漸減小，頻率逐漸增大，而波長(zhǎng)越大，波動(dòng)性越強(qiáng)，越容易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，因此紫光應(yīng)比紫外線(xiàn)更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，無(wú)線(xiàn)電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C、D答案也不對(duì)正確答案是A例10 兩個(gè)偏振片緊靠在一起將它們放在一盞燈的前面以致沒(méi)有光通過(guò)如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180度，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象（ ）A、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零B、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)光增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值C、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過(guò)程中都增強(qiáng)D、透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)分析與解答：起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí)，沒(méi)有光通過(guò)；偏振方向平行時(shí)，光強(qiáng)度達(dá)到最大當(dāng)其中一個(gè)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)180度的過(guò)程中，兩偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通過(guò)的光先增強(qiáng)，又減小到零，選項(xiàng)A正確例11以下特點(diǎn)哪些是激光的特性：（ ）（A）方向性好（B）單色性強(qiáng) （C）相干性好 （D）溫度高 分析與解答：激光束的光線(xiàn)平行度極好，可以看成是不發(fā)散的，所以A正確；激光器發(fā)射的激光，都集中在一個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，由于光的顏色是由頻率決定的，因此激光器是最理想的單色光源，所以B正確；由于激光束的高度平行性及極強(qiáng)的單色性，因此激光是最好的相干光，所以C也是正確的；D答案說(shuō)的是激光的溫度，是錯(cuò)誤的，應(yīng)該是亮度高鞏固練習(xí)一、選擇題（每題4分，共60分）1紅光和紫光的波長(zhǎng)分別為1和2，在真空中傳播速度分別為1和2，在水中傳播速度為u1和u2，當(dāng)用同樣的雙縫裝置分別用紅光和紫光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的條紋間距為x1和x2，則（ ）A12 B12Cu1u2 Dx1x22在楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，用一束折光照射小孔，在其后的雙孔處用紫色玻璃擋住一孔，用紅色玻璃擋住另一孔，則在屏上（ ）A出現(xiàn)紅紫相同的干涉條紋；B紅色干涉條紋；C紫色干涉條紋；D無(wú)干涉條紋。3一整在玻璃中波長(zhǎng)為4000的單色光，由玻璃射向真空界面，當(dāng)入射角i=sin1（） 時(shí)就無(wú)法進(jìn)入真空，則此單色光在真空中的波長(zhǎng)和頻率為：（ ）A6000，7.51014Hz B6000，51014Hz C4000，7.51014Hz D4000，51014Hz 4關(guān)于光的傳播，下列說(shuō)法中哪些是正確的？（ ）A各種色光在真空中傳播速度相同，在介質(zhì)中傳播速度不同；B各種色光在真空中頻率不同，同一色光在不同介質(zhì)中頻率相同；C同一色光在各種介質(zhì)中折射率不同，不同色光在同一介質(zhì)中折射率相同；D各種色光在同一介質(zhì)中波長(zhǎng)不同，同一色光在真空中的波長(zhǎng)比任何價(jià)質(zhì)中的波長(zhǎng)都長(zhǎng)。5關(guān)于無(wú)線(xiàn)電波，下列說(shuō)法哪些是正確的？（ ）A電磁波中最容易表現(xiàn)干涉、衍射現(xiàn)象的是無(wú)線(xiàn)電波；B紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)是原子外層電子受激發(fā)以后產(chǎn)生的；C射線(xiàn)是原子內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的；D紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)比紅光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，它的顯著效應(yīng)是熱效應(yīng)。6關(guān)于光學(xué)裝置上的增透膜，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）A照相機(jī)的鏡頭上涂一層增透膜后，可提高成像的藝術(shù)效果。B光學(xué)鏡頭上涂增透膜是為了使入射的各種色光都不發(fā)生反射。C增透膜的厚度應(yīng)是入射光波長(zhǎng)的四分之一。D涂有增透膜的鏡頭，看上去呈淡紫色，說(shuō)明增透膜增強(qiáng)了鏡頭對(duì)紫光的透射程度7如圖所示是用干涉檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平的裝置。所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反射的光線(xiàn)疊加而成的（ ）Aa的上表面和b的下表面.Ba的上表面和b的上表面 Ca的下表面和b的下表面 Da的下表面和b的下表面8如圖所示，一等腰玻璃三棱鏡，其頂角恰好與黃光的臨界角相等，今有一束白光射入棱鏡，在屏M上形成了由紅到紫的七色彩帶，當(dāng)把入射光的入射角逐漸減小到零的過(guò)程中，我們將觀察到（ ）A紅光最先消失 B紫光最后消失 C紫光最先消失 D紅光最后消失 9用一單色的黃光，照射一不透明的圓板時(shí)，在圓板的背景中恰能觀察到一光斑，則用紅光，綠光、紫光照射圓板也能在圓板背影中觀察到光斑的是（ ）A只有紅光 B只有紫光C只有綠光和紫光 D三種光都能10對(duì)于光的衍射定性分析，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A只有障礙物（或孔）的尺寸可以跟光波波長(zhǎng)相長(zhǎng)甚至比光的波長(zhǎng)還要小的時(shí)候，才能明顯產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象.B光的衍射現(xiàn)象是光波互相疊加的結(jié)果.C光的衍射現(xiàn)象否定了光的直線(xiàn)傳播的結(jié)論.D光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性.11光的電磁說(shuō)認(rèn)為（ ）A光波跟機(jī)構(gòu)波不同，光波傳播時(shí)不需要任何彈性介質(zhì)B光是一種電磁波C光速跟電磁波傳播速度相同D跟電磁波一樣，光波具有反射，折射、干涉、衍射等性質(zhì)12關(guān)于紅外線(xiàn)的作用和來(lái)源的正確敘述有（ ）A一切物體都在不停地輻射紅外線(xiàn)B紅外線(xiàn)有很強(qiáng)的熒光效應(yīng)和熱作用C紅外線(xiàn)的主要作用是化學(xué)作用D紅外線(xiàn)容易穿過(guò)云霧煙塵13關(guān)于倫琴射線(xiàn)，下述正確的是（ ） A高速電子流射到任何固體上，都會(huì)產(chǎn)生倫琴射線(xiàn)B倫琴射線(xiàn)是波長(zhǎng)很短的電磁波C倫琴射線(xiàn)可使照相底片感光D倫琴射線(xiàn)穿透物質(zhì)的本領(lǐng)跟物質(zhì)的密度有關(guān)14在電磁波譜中（ ） A各種電磁波有著明顯的頻率和波長(zhǎng)區(qū)域界限B射線(xiàn)的頻率一定高于倫琴的射線(xiàn)的頻率C倫琴射線(xiàn)的波長(zhǎng)有可能等于紫外線(xiàn)的波長(zhǎng)D可見(jiàn)光的波