高中物理高考二輪復(fù)習二輪復(fù)習 專題37光的波動性-2023屆高考物理二輪復(fù)習導學案

光的波動性

1、知道光的干涉條件及現(xiàn)象；光的波動性2、知道薄膜干涉的相關(guān)應(yīng)用；3、知道光的衍射及偏振現(xiàn)象，了解其相關(guān)應(yīng)用；4、知道光的干涉和衍射的區(qū)別與聯(lián)系；5、能利用光的干涉實驗測定光的波長。

【知識點1】光的干涉要點詮釋：

1、1801年，英國物理學家托馬斯·楊通過雙縫實驗成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，證明了光的確是一種波。

2、光的干涉現(xiàn)象

在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強和減弱的區(qū)域相間，即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象。

3、干涉條件

光的干涉的條件是有兩個振動情況總是相同的波源，即相干波源。（相干波源的頻率必須相同）。

形成相干波源的方法有兩種：①利用激光（因為激光發(fā)出的是單色性極好的光）。②設(shè)法將同一束光分為兩束（這樣兩束光都來源于同一個光源，因此頻率必然相等）。

下面四個圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖。

4、干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋

亮紋：屏上某點到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍，即（n=0，1，2，3，……）

暗紋：屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍，即（n=0，1，2，3，……）

相鄰亮紋（暗紋）間的距離，。用此公式可以測定單色光的波長。

用白光作雙縫干涉實驗時，由于白光內(nèi)各種色光的波長不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋。

5、薄膜干涉

當光照射到薄膜上時，可以看到在薄膜上出現(xiàn)明暗相間的條紋。當入射光是白光時，得到彩色條紋，當入射光是單色光時，得到單色條紋。

參與薄膜干涉的兩列光是分別從薄膜的前表面和后表面反射出來的兩列光。用薄膜干涉可以檢查工件表面是否平整，在透鏡表面涂上增透膜以增大透射光。

薄膜干涉中的色散：

（1）成因：由膜的前后表面反射回來的光疊加的結(jié)果，所以觀察時只能在光源的同側(cè)才能看到。

（2）形狀：明暗相間的條紋。紋的亮暗與膜的厚度有關(guān)。

【知識點2】光的衍射要點詮釋：1、光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射。

2、產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件

障礙物（或孔）的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比波長還小。

關(guān)于衍射的表述一定要準確（區(qū)分能否發(fā)生衍射和能否發(fā)生明顯衍射）。各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。

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、衍射與干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點干涉、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干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性，波長越大，干涉和衍射現(xiàn)象就越明顯，也越容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象。

【知識點3】光的偏振激光要點詮釋：（一）光的偏振1、光的偏振

自然光是指在垂直于光的傳播方向上，各個方向強度相同。偏振光是指在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動。

光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波。

2、偏振光的產(chǎn)生方式

偏振光的產(chǎn)生方式是通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是獲得偏振光，叫起偏器，第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光，叫檢偏器．

光的偏振理解：

（1）光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的，因此將E的振動稱為光振動。

（2）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。

（3）偏振光：自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定的方向振動，叫偏振光。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。我們通?？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光（如圖）。

（二）激光1、產(chǎn)生機理處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的電磁場的影響下，引起高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時在兩個狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射。原子發(fā)生受激輻射時，發(fā)出光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強，這就是激光產(chǎn)生的機理。2、激光器：主要由工作物質(zhì)、激勵源和諧振腔組成。3、激光的主要特點及應(yīng)用（1）平行度好（方向性好）精確測距：激光雷達；刻制光盤（2）相干性好（頻率單一）做相干光：干涉、衍射傳遞信息：光纖通信記錄信息：全息照相（3）亮度高（強度大）機械加工：打孔、焊接、切割醫(yī)學上：光刀軍事上：激光武器（“死光”武器）科研上：引發(fā)核聚變

例1.武廣高鐵線上運行的動車，是一種新刑高速列車，其正常運行速度為360km/h，每節(jié)車廂長為L=25m?，F(xiàn)為探究動車進站時的運動情況，如果相鄰車廂交接處各安裝一個激光燈，在站臺邊的某位置安裝一個光電計時器，若動車進站時是做勻減速運動，第5次激光燈到達計時器時速度剛好為0，且連續(xù)5次燈通過計時器記錄總時間為4s，則（

）A.

動車上的第一個激光燈通過光電計時器時的速度約為50m/s

B.

動車停止運動前兩燈計時的時間間隔約為5s

C.

動車勻減速進站的加速度大小為s2

D.

動車從正常運行速度減速到靜止所需的時間約為20s

【解析】C．由于連續(xù)5次計時動車通過了4節(jié)車廂，且剛好減速到速度為零，故可等效為反方向的從靜止開始的勻加速運動，故有4L所以aC不符合題意；A．第一個激光燈通過計時器時的速度為vA符合題意；B．動車停止運動前兩燈計時的時間間隔由L=12aB不符合題意；D．動車從正常運行速度減速到靜止所需的時間為tD不符合題意。故答案為：A。例2.現(xiàn)代的激光打印機都是自動進紙的，其進紙原理如圖所示，進紙槽里疊放有一疊白紙。進紙時滾輪以豎直向下的力壓在第1張白紙上，并沿逆時針方向均勻轉(zhuǎn)動，確保第1張紙與第2張紙相對滑動。設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相同，滾輪與白紙之間的動摩擦因數(shù)為μ1，白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動摩擦因數(shù)均為μ2，則下列說法正確的是（

）A.

若要自動進紙則μ1>μ2

B.

第1張白紙受到的摩擦力向左

C.

一張白紙受到上一張白紙的摩擦力一定向左

D.

進紙過程中任意兩張白紙之間均存在靜摩擦力【解析】A．若要自動進紙，則滾輪與白紙之間的摩擦力要大于紙與紙的摩擦力，則有μ1＞μ2，A符合題意；B．第1張紙相對于滾輪的運動趨勢方向與滾輪的運動方向相反，則受到滾輪的靜摩擦力與滾輪的運動方向相同，即受到滾輪的摩擦力向右，B不符合題意；C．根據(jù)題意，因上一張相對下一張要向右滑動，則上一張紙受到下一張紙的摩擦力一定向左，那么下一張相對上一張要向左滑動，因此下一張紙受到上一張紙的摩擦力一定向右，C不符合題意；D．第1張紙與第2張紙之間有相對滑動，存在滑動摩擦力，D不符合題意。故答案為：A。

1.如圖所示，為了測定氣墊導軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為cm的遮光板，滑塊向右做勻加速直線運動依次通過兩個光電門A和B。光電門上的黑點處有極細的激光束，當遮光板擋住光束時開始計時，不遮擋光束時停止計時?，F(xiàn)記錄了遮光板通過第一個光電門所用的時間為Δt1＝s，通過第二個光電門所用的時間為Δt2＝s，光電門從第一次計時結(jié)束到第二次計時開始經(jīng)歷的時間為Δt3=s．則滑塊的加速度大小應(yīng)為（）A.

m/s2

B.

s2

C.

m/s2

D.

m/s22.地質(zhì)、地震、勘探、氣象和地球物理等領(lǐng)域的研究中，需要精確的重力加速度g值，g值可由實驗精確測定．近年來測g值的一種方法叫“對稱自由下落法”，它是將測g歸于測長度和時間，以穩(wěn)定的氦氖激光為長度標準，用光學干涉的方法測距離，以銣原子鐘或其他手段測時間，能將g值測得很準，具體做法是：將真空長直管沿豎直方向放置，自其中O點向上拋小球又落到原處的時間為T2，在小球運動過程中經(jīng)過比O點高H的P點，小球離開P點到又回到P點所用的時間為T1，測得T1、T2和H，可求得g等于（

）A.

8HT22-T12

1.【答案】C【解析】物體做勻加速運動時，中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，據(jù)v=dΔt得：遮光板通過第一個光電門的中間時刻的速度：v1=0.030.3=0.10m/s，遮光板通過第二個光電門的中間時刻的速度：v2