高考物理一輪復(fù)習(xí) 12.2光的波動性課件.ppt

第2節(jié)光的波動性 17世紀惠更斯提出的波動說 認為光是在空間傳播的某種波 19世紀初 人們成功地觀察到了光的現(xiàn)象 從而證明了波動說的正確性 一 光的波動性 二 光的干涉 1 雙縫干涉 由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是相同的相干光波 屏上某點到雙縫的路程差是倍處出現(xiàn)亮紋 是半波長的處出現(xiàn)暗紋 相鄰的兩條明條紋 或暗條紋 之間的距離 x與波長 雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為 干涉和 衍射 波長整數(shù) 奇數(shù)倍 2 薄膜干涉 利用薄膜 如肥皂液薄膜 反射的光相遇而形成的 圖樣的特點是 同一條亮 或暗 條紋上所對應(yīng)的薄膜厚度 單色光照射在薄膜上形成的條紋 白光照射在薄膜上形成條紋 3 應(yīng)用 測光的波長 檢查表面平整度 增透膜 全息攝影等 三 光的衍射1 的現(xiàn)象叫光的衍射 前后兩面 相同 明暗相間 彩色 光離開直線路徑繞到障礙物陰影里 2 發(fā)生明顯衍射的條件 只有在障礙物或孔的尺寸比光的波長的條件下 才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 3 泊松亮斑 當光照到不透光的小圓板上時 在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑 在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán) 4 常見的衍射現(xiàn)象有 和泊松亮斑等 5 單縫衍射圖樣特點 若是單色光 則中央條紋 兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋 其亮度和寬度依次減小 若是白光則中央為色亮條紋 且最寬最亮 兩邊為色條紋 6 應(yīng)用 用衍射光柵測定光波波長 小或者跟波長差不多 單縫衍射 圓孔衍射 最寬最亮 白 彩 四 光的偏振 1 自然光 太陽 電燈等普通光源直接發(fā)出的光 包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光 而且沿各個方向振動的光波的強度都相同 這種光叫自然光 2 偏振光 自然光通過偏振片后 在垂直于傳播方向的平面上 只沿的方向振動 叫偏振光 圖 b 中p為起偏器 q為檢偏器 自然光射到兩種介質(zhì)的界面上 如果光的入射方向合適 使反射光和折射光之間的夾角恰好是90 這時 反射光和折射光就都是偏振光 且它們的偏振方向互相垂直 如圖 a 我們通常看到的絕大多數(shù)光都是偏振光 一個特定 3 光的偏振也證明了光是一種波 而且是波 各種電磁波中電場e的方向 磁場b的方向和電磁波的傳播方向之間 兩兩互相垂直 4 光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度e引起的 將e的振動稱為光振動 橫 5 應(yīng)用 利用偏振濾光片攝影 觀看立體電影等 五 光的色散1 實驗表明 一束白光進入棱鏡而被折射后 在屏上的光斑是彩色的 說明光在折射時發(fā)生了色散 白光在發(fā)生干涉和衍射時 也能發(fā)生色散 2 光譜 各種色光按其波長的有序排列就是光譜 從紅光 紫光 光波的波長逐漸變小 3 光發(fā)生色散的實質(zhì) 是由于各種色光的波長 或頻率 不同 光通過棱鏡折射后由于波長 或頻率 不同和折射率不同而分開 而在干涉或衍射現(xiàn)象中光發(fā)生疊加后 由于光的波長 或頻率 不同而產(chǎn)生的干涉或衍射圖樣條紋寬度 間距不同而分開 1 由來 是一種人工產(chǎn)生的相干光 2 特點 激光頻率單一 相干性非常好 平行度高 激光的強度大 亮度高 3 應(yīng)用廣泛 產(chǎn)生明顯的干涉 全息照相 頻率單一相干性好 利用激光通過光導(dǎo)纖維實現(xiàn)通訊 利用相干性好進行 調(diào)制 頻率高 信息攜帶量大 能量集中 衰減慢 激光雷達測距測速 平行度好 結(jié)合多普勒效應(yīng) 六 激光 vcd dvd cd唱機 cd rom讀取或刻錄光盤 平行度好 能量集中 醫(yī)學(xué)上 激光刀 軍事上的激光武器 新能源中的可控核聚變 光強度大 能量集中 例1下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是 a 在太陽光照射下 水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象b 在光的雙縫干涉實驗中 若僅將入射光由綠光改為紅光 則干涉條紋間距變窄c 光纖通信應(yīng)用了光的全反射原理d 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 題型一 對光的波動現(xiàn)象的認識 答案 c 例2如圖所示 在楊氏雙縫干涉實驗中 激光的波長為5 30 10 7m 屏上p點距雙縫s1和s2的路程差為7 95 10 7m 則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是 選填 明條紋 或 暗條紋 現(xiàn)改用波長為6 30 10 7m的激光進行上述實驗 保持其他條件不變 則屏上的條紋間距將 選填 變寬 變窄 或 不變 題型二 雙縫干涉的成因及條紋間距公式的理解應(yīng)用 例3 1 如下圖左圖是干涉法檢查平面的示意圖 右圖是得到的干涉圖樣 則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是 填 上凸 或 下凹 2 透鏡表面涂有一層氟化鎂薄膜 其折射率n 1 38 介于空氣和透鏡折射率之間 入射光垂直入射 為使真空中波長為550納米的光增透 所涂薄膜的最小厚度為 題型三 薄膜干涉的分析與應(yīng)用 思路點撥 1 薄膜干涉中同一厚度處產(chǎn)生同一級條紋 2 增透膜的厚度是入射光在膜中波長的1 4 答案 1 上凸 2 1 0 10 7m 例4如圖所示 一束復(fù)色光斜射到置于空氣中的厚平板玻璃 上 下表面平行 的上表面 穿過玻璃后從下表面射出 變?yōu)閍 b兩束平行單色光 關(guān)于這兩束單色光 下列說法中正確的是 a 此玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率b 在此玻璃中a光的全反射臨界角小于b光的全反射臨界角c 在此玻璃中a光的傳播速度大于b光的傳播速度d 用同一雙縫干涉裝置進行實驗可看到a光的干涉條紋間距比b光的寬 題型四 光的折射 全反射與光的波動性綜合問題 思路點撥 了解各色光的頻率與折射率之間的關(guān)系是解題的關(guān)鍵 由光路圖和折射定律確定a b兩束光的折射率大小關(guān)系是解題的突破口 答案 b 方法與知識感悟 解答此類問題的一般思路如下 1 由光路圖和光的折射定律確定題中各色光的折射率大小關(guān)系 2 由各色光中頻率越大的光在同一介質(zhì)中的折射率越大的關(guān)系 確定頻率大小關(guān)系 3 由公式c f可確定波長大小關(guān)系 從而分析其波動現(xiàn)象 1 下列說法正確的是 a 一切波都能發(fā)生衍射b 在雙縫干涉實驗中 若雙縫發(fā)出的光到屏上某點的路程差等于半波長的整數(shù)倍 則該點一定是暗條紋c 在雙縫干涉實驗中 若用紅光照射其中一條狹縫 同時用綠光照射另一條狹縫 則屏上會出現(xiàn)紅綠相間的條紋d 一束自然光能通過某個偏振片 若以光束為軸旋轉(zhuǎn)這個偏振片 則通過偏振片的光強可以發(fā)生變化e 自然光在玻璃 水面 木質(zhì)桌面等表面反射 折射時 反射光和折射光都是偏振光 ae 2 在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣 下圖四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是 a a cb b cc a dd b d d 3 2010年1月4日科幻3d巨作 阿凡達 在中國震撼上映 掀起觀影狂潮 已知3d電影的實現(xiàn)與光的偏振密切相關(guān) 如圖 p是一偏振片 p的透振方向 用帶有箭頭的實線表示 為豎直方向 下列四種入射光束中 哪幾種照射p時能在p的另一側(cè)觀察到透射光 a 太陽光b 沿豎直方向振動的光c 沿水平方向振動的光d 沿與豎直方向成45 角振動的光 abd 解析 光是橫波 其振動方向與傳播方向垂直 振動方向與偏振片的透振方向垂直的光不能通過偏振片 而其他方向的光可以部分或全部透過偏振片 故abd正確 鞏固基礎(chǔ) 1 光在科學(xué)技術(shù) 生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用 下列說法正確的是 a 用透明的標準平面樣板檢查光學(xué)元件平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象b 用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象c 在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象d 光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 d 解析 用透明的標準平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象 a錯誤 用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現(xiàn)象 b錯誤 在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象 c錯誤 光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 d正確 2 2012全國 在雙縫干涉實驗中 某同學(xué)用黃光作為入射光 為了增大干涉條紋間距 該同學(xué)可以采用方法有 a 改用紅光作為入射光b 改用藍光作為入射光c 增大雙縫到屏的距離d 增大雙縫之間的距離 ac 3 太陽能熱水器是一種光熱轉(zhuǎn)換裝置 它的主要器件是真空玻璃管 這些玻璃管可將太陽能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能 真空玻璃管表面采用鍍膜技術(shù)增加透射光 使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能 這種鍍膜技術(shù)的物理依據(jù)是 a 光的衍射b 光的粒子性c 光的干涉d 光的直線傳播 c 4 如圖所示 a b兩幅圖是由單色光分別入射到圓孔而形成的圖案 其中圖a是光的 填 干涉 或 衍射 圖像 由此可判斷出圖a所對應(yīng)的圓孔的孔徑 填 大于 或 小于 圖b所對應(yīng)的圓孔的孔徑 衍射 小于 解析 據(jù)題意知a圖為小孔衍射圖 而b圖表明未發(fā)生衍射 故a對應(yīng)孔的孔徑小于b對應(yīng)孔的孔徑 提升能力 5 如圖所示是用干涉法來檢查某塊厚玻璃板上表面是否平的裝置 所用單色光是用普通光源加濾色光片產(chǎn)生的 從上往下觀察干涉條紋 則下列判斷正確的是 ac a 若觀察到的條紋如圖甲所示 則說明厚玻璃板上表面是平整的b 若減小a b板間的夾角 則干涉條紋變密c 若觀察到的條紋如圖乙所示 則厚玻璃板上表面有下凹的位置d 若觀察條紋如圖乙所示 則厚玻璃板上表面有上凸的位置 6 關(guān)于楊氏雙縫干涉實驗 下列說法正確的是 a 用白光作為光源 屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋b 用紅光作為光源 屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋c 用紅光照射一條狹縫 用紫光照射另一條狹縫 屏上將呈現(xiàn)彩色條紋d 用紫光作為光源 遮住其中一條狹縫 屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋 bd 解析 用白光做楊氏雙縫干涉實驗 屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 a錯誤 用紅光作為光源 屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋 即黑條紋 相間 b正確 紅光和紫光頻率不同 不能產(chǎn)生干涉條紋 c錯誤 紫光作為光源 遮住一條狹縫 屏上出現(xiàn)單縫衍射條紋 即間距不等的條紋 d正確 7 用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象 圖 a 是點燃的酒精燈 在燈芯上撒些鹽 圖 b 是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈 將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn) 觀察到的現(xiàn)象是 a 當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30 時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 b 當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45 時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 c 當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60 時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 d 干涉條紋保持原來狀態(tài)不變 d 解析 金屬絲圈的轉(zhuǎn)動 改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀 由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān) 仍然是水平的干涉條紋 d對 8 下列所示的圖片 示意圖或?qū)嶒炑b置圖都來源于課本 則下列判斷準確無誤的是 bc a 甲圖是小孔衍射的圖樣 也被稱為 泊松亮斑 b 乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用 可用來檢測平面的平整程度c 丙圖是雙縫干涉原理圖 若p到s1 s2的路程差是光的波長的整數(shù)倍 則p是亮紋d 丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置圖 在附有肥皂膜的鐵絲圈上 出現(xiàn)豎直干涉條紋 b 10 1 在研究材料a的熱膨脹特性時 可采用如圖所示的干涉實驗法 a的上表面是一光滑平面 在a的上方放一個透明的平行板b b與a上表面平行 在它們之間形成一厚度均勻的空氣膜 現(xiàn)在用波長為 的單色光垂直照射 同時對a緩慢加熱 在b上方觀察到b板的亮度發(fā)生周期性變化 當溫度為t1時最亮 然后亮度逐漸減弱至最暗 當溫度升高到t2時 亮度再一次回到最亮 在b板上方觀察到的亮暗變化是由哪兩個表面的反射光疊加形成的 溫度由t1升高到t2時 a的高度升高多少 再上臺階 2 肥皂泡在太陽光照射下呈現(xiàn)的彩色是現(xiàn)象 露珠在太陽光照射下呈現(xiàn)的彩色是現(xiàn)象 通過狹縫看太陽光時呈現(xiàn)的彩色