物理學案（新教材粵教版）第十四章第2講光的干涉衍射和偏振

第2講光的干涉、衍射和偏振目標要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件.3.知道發(fā)生明顯衍射的條件．考點一光的干涉現(xiàn)象光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)________條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)________條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象．(2)條件：兩束光的頻率________、相位差恒定．(3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋．1．光的顏色由光的頻率決定．()2．頻率不同的兩列光波不能發(fā)生干涉．()3．在“雙縫干涉”實驗中，雙縫的作用是使白光變成單色光．()4．在“雙縫干涉”實驗中，雙縫的作用是用“分光”的方法使兩列光的頻率相同．()1．雙縫干涉(1)條紋間距：Δx＝eq\f(L,d)λ，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大．(2)明暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr＝r2－r1.當Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋．當Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)時，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋．2．薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時，從膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．(2)明暗條紋的判斷方法：兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長為λ.在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋．在Q處，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋．(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度．考向1雙縫干涉例1在圖示的雙縫干涉實驗中，光源S到縫S1、S2距離相等，P0為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點．用波長為400nm的光實驗時，光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋)，P處呈現(xiàn)第3條亮條紋．當改用波長為600nm的光實驗時，P處將呈現(xiàn)()A．第2條亮條紋 B．第3條亮條紋C．第2條暗條紋 D．第3條暗條紋聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________考向2薄膜干涉例2(多選)圖甲是用光的干涉法來檢查物體平面平整程度的裝置，其中A為標準平板，B為待檢查的物體，C為入射光，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說法正確的是()A．入射光C應(yīng)采用單色光B．圖乙條紋是由A的下表面反射光和B的上表面反射光發(fā)生干涉形成的C．當A、B之間某處距離為入射光的半波長奇數(shù)倍時，對應(yīng)條紋是暗條紋D．由圖乙條紋可知，被檢查表面上有洞狀凹陷聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________例3(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測肥皂膜前后兩個面的側(cè)視形狀應(yīng)當是()聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________考點二光的衍射和偏振現(xiàn)象1．光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當障礙物或狹縫的尺寸足夠________的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯．2．光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿________________振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都________．(2)偏振光：在________于光的傳播方向的平面上，只沿著某個________的方向振動的光．(3)偏振光的形成①讓自然光通過____________形成偏振光．②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和________，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光．(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等．(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種________波．1．陽光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的．()2．泊松亮斑是光的衍射形成的．()3．光遇到障礙物時都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象．()4．自然光是偏振光．()1．單縫衍射與雙縫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亮條紋間距不等各相鄰亮(暗)條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，都屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋2.光的干涉和衍射的本質(zhì)從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都屬于光波的疊加，干涉是從單縫通過兩列頻率相同的光在屏上疊加形成的，衍射是由來自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的．考向1單縫衍射與雙縫干涉的比較例4如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)．在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍紫 B．紅紫藍黃C．藍紫紅黃 D．藍黃紅紫聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________考向2光的偏振例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量．偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了．如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間．(1)偏振片A的作用是_____________________________________．(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種________．(3)以下說法中正確的是________．A．到達O處光的強度會減弱B．到達O處光的強度不會減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α考點三幾何光學與物理光學的綜合應(yīng)用例6如圖所示，不同波長的兩單色光a、b沿同一方向從空氣射向半圓形玻璃磚，入射點O在直徑的邊緣，折射光線分別為OA、OB，則()A．a(chǎn)單色光的頻率比b單色光的頻率小B．當a、b兩束光由玻璃射向空氣中，a光臨界角比b光臨界角大C．在玻璃磚中a單色光從O到A的傳播時間不等于b單色光從O到B的傳播時間D．用a、b兩束光在相同條件下做雙縫干涉實驗，a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光小聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________例7如圖所示，截面為等腰直角三角形ABC的玻璃磚，∠B＝90°，一束頻率為f＝6×1014Hz的光線從AB面中點處垂直射入棱鏡，在AC面發(fā)生全反射，從BC面射出后，進入雙縫干涉裝置．已知AC長度L＝m，雙縫間距d＝mm，光屏與雙縫間距離l＝m，光在真空中的傳播速度為c＝×108m/s.求：(1)玻璃磚對該光線的折射率的最小值n；(2)光線在玻璃磚中傳播的最短時間t；(3)光屏上相鄰亮條紋的間距Δx.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________