高考總復習理課件45 光的波動性

1、課時45光的波動性考點一光的干涉 基礎梳理1雙縫干涉(1)干涉現(xiàn)象：兩列光波在空間相遇時發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強，在另外一些區(qū)域總減弱，從而出現(xiàn)亮暗相間的條紋的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象(2)產(chǎn)生干涉的條件：兩個振動情況總是相同的波源叫相干波源，只有相干波源發(fā)出的光互相疊加，才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的亮暗相間的條紋2薄膜干涉(1)薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的兩列光波疊加而成劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間的條紋(2)薄膜干涉的應用：增透膜；檢查平整程度 疑難詳析1雙縫干涉實驗規(guī)律(1)雙縫干涉實驗中，光屏上某點到相干光源s1、s2的路程之差為光程差，記為s，若光程差s是波長的整數(shù)倍，即

2、sn(n0,1,2,3,4)，p點將出現(xiàn)亮條紋；若光程差s是半波長的奇數(shù)倍s(2n1)/2(n0,1,2,3，)，p點將出現(xiàn)暗條紋 (2)屏上明暗條紋之間的距離總是相等的，其距離大小x與雙縫之間的距離d，雙縫到屏的距離l及光的波長有關，即xl/d.在l和d不變的情況下，x和波長成正比，應用該式可測光波的波長.2薄膜干涉條紋規(guī)律分析在分析條紋的特點時，應該牢牢把握住兩點：一是同一個亮(或暗)條紋所對應的空氣膜厚度相同；二是相鄰亮(或暗)條紋所對應的空氣膜厚度成等差數(shù)列被檢測面如果平整光滑，干涉圖樣應該是寬度、間距都均勻的條紋，條紋走向應該與交軸平行 深化拓展1若用單色光實驗，在屏上得到明暗相間的

3、條紋；若用白光實驗，中央是白色條紋，兩側(cè)是彩色條紋2用同一實驗裝置做干涉實驗，紅光干涉條紋的間距最大，紫光干涉條紋間距最小，故可知紅光波長大于紫光，紅光頻率小于紫光考點二光的衍射 基礎梳理1光的衍射現(xiàn)象光在遇到障礙物時，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射2光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當孔或障礙物的尺寸比光波波長小，或者跟波長差不多時，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象3各種衍射圖樣(1)單縫衍射：中央為亮條紋，兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同白光衍射時，中央仍為白光，最靠近中央的是紫光，最遠離中央的是紅光(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)(3)泊松亮斑：光照射到一個半徑很小的圓板后，

4、在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一 疑難詳析光的干涉和光的衍射的關系1光的干涉和光的衍射都是光波疊加的結(jié)果，只是干涉條紋是通過雙縫的兩束相干光的疊加而形成的，而衍射是通過單縫或三縫及更多縫的光相遇時疊加的結(jié)果干涉中也有衍射2干涉和衍射的圖樣有相似之處，都是明暗相間的條紋只是干涉條紋中條紋寬度和亮紋亮度相同，而衍射條紋中條紋寬度和亮紋亮度均不等，中央亮紋最寬最亮考點三光的偏振 基礎梳理1偏振光：在跟光傳播方向垂直的平面內(nèi)，只沿著某個特定的方向振動，這種光叫偏振光如自然光經(jīng)偏振片作用后的光2自然光：在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)有振動(指e的振動)，沿各個方向振動強度都相同，

5、如太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光3光的偏振現(xiàn)象證明光是橫波4偏振光的應用：全息照相、立體電影、消除車燈眩光等 疑難詳析自然光經(jīng)兩個相互垂直的偏振片后光強為零；經(jīng)一個偏振片后光強變?yōu)樵瓉淼囊话?，只有橫波才有偏振現(xiàn)象 考點四實驗：用雙縫干涉測光的波長一、實驗目的1了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；2觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；3測定單色光的波長二、實驗原理1光通過雙縫干涉儀器上的單縫和雙縫后，得到振動情況完全相同的光，它們在雙縫后面的空間互相疊加，會發(fā)生干涉現(xiàn)象如果用單色光照射，在屏上會得到明暗相間的條紋；如果用白光照射，可在屏上觀察到彩色條紋2本實驗要測單色光的波長，單色光通過雙縫干涉后產(chǎn)生明

6、暗相間的等間距直條紋，條紋的間距與相干光源的波長有關，設雙縫寬d，雙縫到屏的距離為l，相干光源的波長為，則產(chǎn)生干涉圖樣中相鄰兩條亮(或暗)條紋之間的距離xl/d，由此得xd/l，可知只要測得d、l、x即可測得波長相干光源的產(chǎn)生用“一分為二”的方法，用濾光片獲取單色光，單色光通過單縫后，相當于線光源，再通過雙縫，產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣三、實驗器材雙縫干涉儀：包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏、光具座、測量頭及刻度尺等四、實驗步驟1將光源、單縫、遮光筒、毛玻璃屏依次安裝在光具座上2接好光源，打開開關，使燈絲正常發(fā)光3調(diào)節(jié)各器材的高度，使光源燈絲發(fā)出的一束光，能沿軸線到達光屏4安裝雙縫，使雙縫與

7、單縫的縫平行，二者間距約5 cm10 cm，觀察白光的干涉條紋5在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋，安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋6使分劃板中心刻線對齊某亮(或暗)條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動手輪使分劃板中心刻線移動，記下移動的條數(shù)n和移動后手輪的讀數(shù)a2，a1與a2的差即為n條亮紋的間距7用刻度尺測量雙縫到光屏的距離l(d是已知的)8重復測量、計算，求出波長的平均值9換用不同濾光片，重復實驗六、注意事項1實驗時應調(diào)節(jié)各器件共軸，否則光線無法到達光屏2測量x時，分劃板的刻線始終以條紋中央為準3雙縫與單縫的縫應平行題型一對雙縫干涉條件的理解例1如圖1所示，在雙縫干涉

8、實驗中，s1和s2為雙縫，p是光屏上的一點，已知p點與s1、s2距離之差為2.1106 m，分別用a、b兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問p點是亮條紋還是暗條紋？圖圖1(1)已知a光在折射率為n1.5的介質(zhì)中波長為4107 m.(2)已知b光在某種介質(zhì)中波長為3.15107 m，當b光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37.答案答案(1)暗條紋暗條紋(2)亮條紋亮條紋題后反思：(1)這類題目的解題關鍵是看光的路程差是波長的整數(shù)倍還是半波長的奇數(shù)倍，從而確定是明條紋還是暗條紋(2)實驗裝置放在哪種介質(zhì)中就要用哪種介質(zhì)中的波長進行計算，不可張冠李戴本題中裝置是放在空氣中的，故要求出在空氣中的波長(3

9、)要明確同種顏色光在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，但波長隨波速的變化而變化，要注意n 及vf的綜合運用如圖2所示為雙縫干涉實驗裝置當使用波長為6107 m的橙色光做實驗時，光屏p點及其上方的p1點形成兩條相鄰的亮紋若使用波長為4107 m的紫光重復上述實驗，在p點和p1點形成的明、暗紋情況是 ()ap和p1都是明紋bp是明紋，p1是暗紋cp是暗紋，p1是明紋dp和p1都是暗紋圖圖2解析：根據(jù)形成明暗條紋條件可知：無論換用哪種波長的色光，ps1ps2，故p點總是明紋橙色光在p1點形成第一條明條紋，有p1s2p1s1n16107 m6107 m，這對紫光來說：p1s2p1s11.5紫，故p1為暗紋，

10、正確選項為b.答案：b題型二對薄膜干涉的理解例2劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖3甲所示將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖3乙所示，干涉條紋有如下特點：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋將如何變化？圖圖3圖圖4 答案變疏題后反思：在薄膜干涉中，膜厚度相同的位置在同一條條紋上，當薄膜厚度為光在膜中波長的n (n0,1,2，)時，此處

11、為亮條紋，當薄膜厚度為光在膜中波長的n (n0,1,2，)時，此處為暗條紋可以根據(jù)上述結(jié)論分析薄膜干涉中條紋的變化登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損害視力有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小對眼睛傷害的眼鏡他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.11014 hz.那么他設計的這種“增反膜”的厚度至少是多少？答案：答案：1.23107 m題型三用雙縫干涉測光的波長例3某同學設計了一個測定激光的波長的實驗裝置如圖5(a)所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光

12、筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點，圖5(b)中的黑點代表亮點的中心位置圖圖5 (1)這個現(xiàn)象說明激光具有_性(2)通過測量相鄰光點的距離可算出激光的波長，據(jù)資料介紹，如果雙縫的縫間距離為a，雙縫到感光片的距離為l，感光片上相鄰兩光點間的距離為b，則激光的波長 .該同學測得l1.0000 m、縫間距a0.220 mm，用帶十分度游標的卡尺測感光片上的點的距離時，尺與點的中心位置如圖5(b)所示圖5(b)圖中第1到第4個光點的距離是_ mm.實驗中激光的波長_ m(保留兩位有效數(shù)字)(3)如果實驗時將紅激光換成藍激光，屏上相鄰兩光點間的距離將_答案(1)波動(2)8.56.2107(3)變小題

13、后反思：雙縫干涉是光具有波動性的有力的實驗證據(jù)通過對干涉圖樣的觀察、測量與有關計算分析，讓學生建立牢固的波的形象的概念(2009北京高考)在用雙縫干涉測光的波長實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上(如圖6)，并選用縫間距d0.20 mm的雙縫屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離l700 mm.然后，接通電源使光源正常工作圖圖6圖圖7 圖圖8 已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度某同學調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖7(a)所示，圖7(a)中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖7(b)中游標尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入

14、眼簾的干涉條紋如圖8(a)所示，此時圖8(b)中游標尺上的讀數(shù)x2_mm；利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離x_mm；這種色光的波長_nm.答案：答案：15.022.316.61021(2008上海高考)在楊氏雙縫干涉實驗中，如果 ()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)間距不等的條紋解析：白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，a錯；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

15、；遮住一條狹縫時，紫光將發(fā)生單縫衍射，形成衍射圖樣，d正確答案：bd2(2008上海高考)用如圖9所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象圖(a)是點燃酒精燈(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)緩慢放置，觀察到的現(xiàn)象是 ()圖圖9a當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30b當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90c當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30d干涉條紋保持原來狀態(tài)不變解析：金屬絲圈在豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)時，楔形薄膜形狀各處厚度形狀幾乎不變因此，形成的干涉條紋保持原狀態(tài)不變，d正確，abc錯誤答案：d3(2008北京高考)下列說

16、法正確的是 ()a用分光鏡觀測光譜是利用光折射時的色散現(xiàn)象b用x光機透視人體是利用光電效應c光導纖維傳輸信號是利用光的干涉現(xiàn)象d門鏡可以擴大視野是利用光的衍射現(xiàn)象解析：b是利用x射線的穿透性，c是全反射現(xiàn)象，d是利用光的折射現(xiàn)象，b、c、d均錯誤，只有a原理敘述正確答案：a4(2008天津高考)下列有關光現(xiàn)象的說法正確的是 ()a在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大b以相同入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā)生全反射c紫光照射某金屬時有電子向外發(fā)射，紅光照射該金屬時也一定有電子向外發(fā)射d拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度解析：在雙縫干涉實驗中，條紋間距d與入射光波長成正比，所以入射光由紫光改為紅光時波長增長，條紋間距d變大，a項正確全反射中的臨界角為c，由sinc 可知，折射率越大，臨界角越小，即紫光的臨界角小于紅光的臨界角，所以紫光能發(fā)生全反射時，紅光不一定能發(fā)生全反射，則b錯誤金屬的逸出功一定，由hwek，紫光能使金屬發(fā)生光電效應，而紅光頻率低不一定能使金屬發(fā)生光電效應，所以c錯誤在鏡頭前加裝偏振片是為減弱玻璃反射的光對拍攝的負面影響，所以d錯誤答案：a5(2009福建高考)光在科學技術、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，下列說法正確的是 ()a用透明的標準平面樣