光的干涉衍射和偏振素養(yǎng)培優(yōu)課4干涉圖樣的特點和衍射的分辨本領(lǐng)學案魯科選擇性必修第一冊

干預圖樣的特點和衍射的分辨本領(lǐng)[培優(yōu)目標]1．掌握干預圖樣的特點和產(chǎn)生的原理，并會分析解決相關(guān)問題．2．理解衍射對分辨本領(lǐng)的影響、衍射光柵的應用．考點1干預圖樣的特點和產(chǎn)生的原理1．從屏上判斷亮暗條紋的條件(1)判斷屏上某點為亮條紋還是暗條紋，要看該點到兩個光源(雙縫)的路程差(光程差)與波長的比值．(2)路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋．2．從時間的關(guān)系上，屏上某處出現(xiàn)亮暗條紋的條件：(1)亮條紋：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)(2)暗條紋：Δt＝(2n＋1)·eq\f(T,2)(n＝0,1,2,3，…)式中Δt表示兩列光波到同一點的時間差，T＝eq\f(1,f)為光波的周期．【典例1】如下圖是雙縫干預實驗裝置，使用波長為600nm的橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點上方的P1點出現(xiàn)第一條亮條紋(即P1到S1、S2的路程差為一個波長)，現(xiàn)換用波長為400nm的紫光源照射單縫，那么()A．P和P1仍為亮條紋B．P為亮條紋，P1為暗條紋C．P為暗條紋，P1為亮條紋D．P、P1均為暗條紋B[從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點到S1、S2距離相等，即分別由S1、S2射出的光到P點的路程差為零，因此中央是亮條紋，無論入射光是什么顏色的光、波長多大，P點都是中央亮條紋．而分別由S1、S2射出的光到P1點的路程差剛好是橙色光的一個波長，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙．當換用波長為400nm的紫光時，|P1S1－P1S2|＝600nm＝eq\f(3,2)λ紫，那么兩列光波到達P1點時振動情況完全相反，即分別由S1、S2射出的光到達P1點時相互削弱，因此，在P1點出現(xiàn)暗條紋．綜上所述，選項B正確．][跟進訓練]1．(2021·北京高考)用雙縫干預實驗裝置得到白光的干預條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后()A．干預條紋消失B．彩色條紋中的紅色條紋消失C．中央條紋變成暗條紋D．中央條紋變成紅色D[當用白光做干預實驗時，頻率相同的色光，相互疊加干預，在光屏上形成彩色條紋，中央形成白色的亮條紋；當在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只有紅光能通過單縫，然后通過雙縫后相互疊加干預，在光屏上形成紅色干預條紋，光屏中央為加強點，所以中央條紋變成紅色亮條紋，故D正確，A、B、C錯誤．]考點2衍射對分辨本領(lǐng)的影響及衍射光柵的應用1．分辨本領(lǐng)和放大率(1)光學儀器的透鏡就相當于小圓孔，透鏡直徑越小，產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)就越低．(2)光學儀器不能通過增大儀器的放大率來提高它的分辨本領(lǐng)．增大放大率，雖然放大了像點之間的距離，但每個像的衍射斑也被放大了．原來不能分辨的物體，放的再大，仍然不能被我們的眼睛或照相底片所分辨．2．光柵(1)光通過光柵后，在接收屏上得到的光柵衍射圖樣是單縫衍射和多縫干預的共同結(jié)果．(2)多縫干預使得光柵衍射的亮條紋的亮度比單縫衍射時的更窄、亮度更亮．(3)復色光經(jīng)光柵衍射后會彼此分開，被分解形成彩色條紋．光柵作為分光器件，常被用于單色儀和光譜儀中．【典例2】(多項選擇)關(guān)于光柵及其衍射圖樣，以下說法正確的選項是()A．衍射光柵分為透射光柵和反射光柵B．衍射光柵常被作為分光器件使用C．衍射光柵形成的衍射圖樣比單縫衍射形成的圖樣更清晰D．衍射光柵形成的衍射圖樣與光的干預無關(guān)ABC[衍射光柵分為透射光柵和反射光柵，選項A正確；白光通過光柵后能被分解并形成彩色條紋，因此衍射光柵常被作為分光器件使用，選項B正確；衍射光柵形成的衍射圖樣比單縫衍射形成的圖樣更窄、更亮、更清晰，選項C正確；光柵衍射圖樣是單縫衍射和多縫干預的共同結(jié)果，選項D錯誤．][跟進訓練]2．關(guān)于光的分辨本領(lǐng)，以下說法正確的選項是()A．顯微鏡的透鏡直徑越小，分辨本領(lǐng)越強B．顯微鏡的透鏡直徑越大，分辨本