高考物理人教全國II一輪復(fù)習(xí)課件選修34基礎(chǔ)課時(shí)4光的干涉衍射和偏振

1、基礎(chǔ)課時(shí)4光的干涉、衍射和偏振,知識點(diǎn)一、光的干涉 1.產(chǎn)生條件： 兩列光的_相同，振動(dòng)方向_，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。 2.兩種典型的干涉： (1)楊氏雙縫干涉。 原理如圖1所示。,圖1,頻率,相同,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rr2r1_(k0，1，2，)，光屏上出現(xiàn)明條紋。,b.光的路程差rr2r1_(k0，1，2，)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。,()白光：光屏上出現(xiàn)_條紋，且中央亮條紋是_(填寫顏色)。,相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距公式：x_。,明暗相間,k,彩色,白色,(2)薄膜干涉。 相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的

2、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)紋對應(yīng)薄膜的_相等。單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)，形成彩色條紋。 知識點(diǎn)二、光的衍射偏振 1.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_ _，甚至比光的波長_的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會明顯。,不多,反射,厚度,相差,還小,(2)衍射條紋的特點(diǎn)： 單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較。,明暗,相間,越弱,越小,逐漸變暗,變窄,明暗相間,減小,同心圓環(huán),越,弱,越小,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

3、環(huán))。 2.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_都相同，這種光叫做自然光。,不透明,亮斑,某一特定,一切方向,強(qiáng)度,(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。 知識點(diǎn)三、用雙縫干涉測光的波長,1.實(shí)驗(yàn)原理：相鄰兩條明條紋間距x與入射光波長，雙縫S1、S2間距d及雙縫及屏的距離l滿足的關(guān)系式為x_。,2.實(shí)驗(yàn)器材：雙縫干涉儀、光具座、_、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭

4、、刻度尺。 3.實(shí)驗(yàn)步驟： (1)安裝儀器。,圖2,垂直,橫波,光源,將光源、遮光筒、_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_。 (2)觀察與記錄。 調(diào)單縫與雙縫間距為510 cm時(shí)，觀察白光的_。 在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。,毛玻璃屏,平行,干涉條紋,測量頭,思考判斷 (1)橫波、縱波都能發(fā)生偏振現(xiàn)象。() (2)當(dāng)振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于0時(shí)，出現(xiàn)亮條紋。() (3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單

5、色光。() (4)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。() (5)陽光在水面的反射光是偏振光。() 答案(1)(2)(3)(4)(5),考點(diǎn)一光的干涉及衍射 單縫衍射與雙縫干涉的比較,【例1】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,答案B,【例2】(多選)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖3所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察

6、光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化，下列敘述中正確的是(),圖3,A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象 B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象 C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗 D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì) 解析由于是激光束越過細(xì)絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)抽制的絲變細(xì)的時(shí)候，絲的直徑較接近激光的波長，條紋間距就大，A、D正確。 答案AD,【變式訓(xùn)練】 1.干涉和衍射的圖樣(多選)如圖4所示，甲、乙為單色光通過窄縫后形成的明暗相間的兩種條紋圖樣。下列選項(xiàng)中說法正確的是(),圖4 A.甲為單縫衍射的圖樣 B.乙為雙縫干涉的圖樣 C.甲為雙縫干涉的圖樣 D.乙為單縫衍

7、射的圖樣 解析干涉圖樣是等間距的，衍射圖樣是中間寬兩邊窄的。 答案AB,2.薄膜干涉(多選)把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖5所示。這時(shí)可以看到明暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說法中正確的是(),圖5,A.干涉條紋是光在空氣尖劈膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果 B.干涉條紋中的暗條紋是上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果 C.將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng) D.觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè),解析根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理，上述現(xiàn)象是由空氣膜前后表面反射的兩列光疊加而成，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，

8、形成亮條紋，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；條紋的位置與空氣膜的厚度是對應(yīng)的，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖移動(dòng)，故C項(xiàng)正確。 答案AC,考點(diǎn)二光的偏振現(xiàn)象 自然光和偏振光的比較,【例3】如圖6所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)。旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(),圖6 A.A、B均不變B.A、B均有變化 C.A不變，B有變化D.A有變化，B不變,解析白熾燈光包含向各方向振動(dòng)的光，且各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射光強(qiáng)度相

9、同，故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后變?yōu)槠窆?，?dāng)P旋轉(zhuǎn)時(shí)，只有與Q的偏振方向一致時(shí)才有光透過，因此B點(diǎn)的光強(qiáng)有變化，選項(xiàng)C正確。 答案C,【變式訓(xùn)練】 3.光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是() A.一束自然光相繼通過兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化 B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時(shí)，反射光是偏振光 C.日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰 D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋,解析在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個(gè)特定方向振動(dòng)的光

10、是偏振光，選項(xiàng)A、B反映了光的偏振特性，C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用，D是光的衍射現(xiàn)象。 答案D,考點(diǎn)三用雙縫干涉測光的波長 【例4】2015新課標(biāo)全國卷，34(1)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫。在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比，x1_x2(填“”、“”或“”)。若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為_ mm。,答案0.3,【變式訓(xùn)練】 4.某同學(xué)用圖7甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)，他用帶有游標(biāo)尺的測量頭(如圖乙所示)測量相鄰

11、兩條亮條紋間的距離x。轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)如圖丙所示，再轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丁所示，則圖丁的示數(shù)x2_mm。如果實(shí)驗(yàn)所用雙縫之間的距離d0.20 mm，雙縫到屏的距離l60 cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出光的波長_nm(保留1位小數(shù))。,圖7,答案8.95590.0,1.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白色光為光源，在屏上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時(shí)() A.只有紅色和綠色

12、的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失 B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋都不存在，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在 C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮 D.屏上無任何光亮,解析兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相同，利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生干涉的兩束光，可在光屏上形成干涉條紋，當(dāng)分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不同，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會存在雙縫干涉條紋，選項(xiàng)C正確。 答案C,2.如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，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

13、察到的現(xiàn)象是(),圖8,A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時(shí)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 解析金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)無關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 答案D,3.如圖9所示，讓太陽光通過M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右側(cè)再放一光屏Q，現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏Q上的亮度變化情況，下列說法中正確的是(),圖9 A.只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時(shí)光屏

14、被照亮，轉(zhuǎn)到其他位置時(shí)光屏上無亮光 B.光屏上亮、暗交替變化 C.光屏上亮度不變 D.光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng),C,4.(多選)2015新課標(biāo)全國卷，34(1)如圖10，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(),A.在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B.在真空中，a光的波長小于b光的波長 C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率 D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失 E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距,圖10,答案ABD,5.(2016浙江杭州模擬)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11所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。,圖11 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_、_、_、A。,(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有： 取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮； 按合理的順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； 用刻度尺測量雙縫到屏的