光復(fù)習(xí)第2講光的波動(dòng)性

第2講

光的波動(dòng)性第四章光

單元復(fù)習(xí)1．定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。2．條件：(1)兩束光的頻率相同；(2)相位差恒定。一、光的干涉3．雙縫干涉(1)圖樣特點(diǎn)①單色光照射時(shí)形成明暗相間的等間距的干涉條紋；②白光照射時(shí)，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋。半波的偶數(shù)倍，出現(xiàn)亮條紋；半波的奇數(shù)倍，出現(xiàn)暗條紋；光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1是(2)條紋間距(Δx)

方法總結(jié)：雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷方法（1）如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。

4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對(duì)應(yīng)薄膜厚度相同。（1）薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所夾的氣體薄層若薄膜厚度d均勻變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生等間距的明暗相間的條紋；（2）薄膜干涉的形成規(guī)律：薄膜厚度d的變化越緩，條紋間距變大把一曲率半徑較大的平凸透鏡置于一平板玻璃上方，如果用平行單色光垂直照射到平凸透鏡上，順著平行光入射的方向觀測(cè)可看到透鏡中央出現(xiàn)明暗相間的條紋，這種現(xiàn)象最早是牛頓發(fā)現(xiàn)的，因此稱為牛頓環(huán)。牛頓環(huán)是由球面上透射和平面上反射的光線相互干涉而形成的等厚干涉條紋。牛頓環(huán)---薄膜干涉現(xiàn)象下表面反射光線上表面反射光線牛頓環(huán)特點(diǎn)：接觸點(diǎn)是暗的，明暗條紋是不等間距，相間寬度逐漸減小，中間梳，邊緣密的同心圓環(huán)；方法總結(jié)：薄膜干涉的理解和應(yīng)用(1)形成：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(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)亮、暗條紋的判斷

(3)應(yīng)用：干涉法檢查平面如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。方法總結(jié)：薄膜干涉的理解和應(yīng)用(一)光的干涉現(xiàn)象研清微點(diǎn)1

光的雙縫干涉的理解1．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．中間條紋間距較兩側(cè)更寬B．不同色光形成的條紋完全重合C．雙縫間距離越大條紋間距離也越大D．遮住一條縫后屏上仍有明暗相間的條紋

研清微點(diǎn)2雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷2．在如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，使用波長(zhǎng)λ為600nm的橙色光照射，在光屏中心P0點(diǎn)呈現(xiàn)亮條紋。若P0點(diǎn)上方的P點(diǎn)到S1、S2的路程差恰為λ，現(xiàn)改用波長(zhǎng)為400nm的紫光照射，則(

)A．P0和P都呈現(xiàn)亮條紋B．P0為亮條紋，P為暗條紋C．P0為暗條紋，P為亮條紋D．P0和P都呈現(xiàn)暗條紋研清微點(diǎn)2雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷3.如圖所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1－r2|應(yīng)為

(

)研清微點(diǎn)3

薄膜干涉的理解及應(yīng)用4.(多選)肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說(shuō)法正確的是(

)A．過(guò)肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會(huì)發(fā)生變化D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)90°，條紋也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)90°解析：選AB肥皂膜因?yàn)樽灾貢?huì)上面薄而下面厚，因表面張力的原因其截面應(yīng)是一個(gè)圓滑的曲面而不是梯形，A正確；薄膜干涉是等厚干涉，其原因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)，肥皂膜從形成到破裂的過(guò)程上面越來(lái)越薄，下面越來(lái)越厚，因此出現(xiàn)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)90°，由于重力，表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會(huì)重新分布，因此并不會(huì)跟著旋轉(zhuǎn)90°，D錯(cuò)誤。5.用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是(

)解析：選D根據(jù)薄膜干涉的形成規(guī)律，若薄膜厚度d均勻變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生等間距的明暗相間的條紋，現(xiàn)在條紋間距不等，說(shuō)明薄膜厚度d不是線性變化的，

故A、B錯(cuò)誤；由于條紋間距變大，說(shuō)明薄膜厚度d的變化趨緩，反映到d-x圖像中即圖像的斜率減小，故C錯(cuò)誤，D正確。6.如圖所示，把一平凸透鏡置于一平板玻璃上方，如果用平行單色光垂直照射到平凸透鏡上，順著平行光入射的方向觀測(cè)可看到透鏡中央出現(xiàn)明暗相間的條紋，這種現(xiàn)象最早是牛頓發(fā)現(xiàn)的，因此稱為牛頓環(huán)。以下說(shuō)法正確的是(

)A．牛頓環(huán)是光的衍射現(xiàn)象B．牛頓環(huán)是明暗相間、半徑均勻增大的同心圓條紋C．若在透鏡AB面施加向下的微小壓力，則可看到同心圓向外擴(kuò)展D．若在C處不小心沾上了灰塵，明暗相間的同心圓條紋排列將比沒(méi)有灰塵時(shí)疏解析：選C空氣薄層是由兩個(gè)反射面形成的，兩束光在圓弧面與平面反射形成，干涉條紋的間距不是均勻增加，而是隨著空氣薄層的厚度越向外增加得越快，所以干涉條紋不是疏密均勻的同心圓，故A、B錯(cuò)誤；若在透鏡AB面上施加向下的微小壓力，滿足產(chǎn)生這一亮條紋的厚度向外移，即亮環(huán)向遠(yuǎn)離圓心的方向平移，則可看到同心圓向外擴(kuò)展，故C正確；若在C處不小心沾上了灰塵，空氣膜厚度并未發(fā)生改變，明暗相間的同心圓條紋排列不變，故D錯(cuò)誤。二、光的衍射1．明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。2．三類常見(jiàn)衍射現(xiàn)象單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮.“泊松亮斑”是“小圓盤”產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，形成的衍射圖樣是陰影中心有一個(gè)“亮斑”，而小孔衍射的圖樣是中間有“亮斑”，無(wú)陰影圓孔衍射形成的條紋圖樣與孔的形狀有關(guān)（1）衍射現(xiàn)象的成因：來(lái)自單縫或孔不同位置的光，通過(guò)縫或孔之后疊加的結(jié)果。3.對(duì)光的衍射的理解（2）光的直線傳播只是一種近似規(guī)律。*光在沒(méi)有障礙物的均勻介質(zhì)中沿直線傳播；*在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多的情況下，衍射現(xiàn)象不明顯，光可以看成是直線傳播；*在障礙物的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比，甚至比波長(zhǎng)還小時(shí)，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。（3）衍射圖樣與障礙物的形狀相對(duì)應(yīng)。可以應(yīng)用光的衍射來(lái)研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。(二)光的衍射、偏振現(xiàn)象研清微點(diǎn)1衍射現(xiàn)象的理解1．(多選)關(guān)于衍射，下列說(shuō)法正確的是(

)A．光的衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加后產(chǎn)生的結(jié)果B．雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象C．一切波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．影的存在是一個(gè)與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實(shí)解析：選AB光的衍射圖樣是光波的疊加現(xiàn)象，雙縫干涉中光通過(guò)三個(gè)狹縫時(shí)均發(fā)生衍射現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)既有干涉又有衍射，A、B正確。一切波都能發(fā)生衍射，但要發(fā)生明顯的衍射，需要滿足障礙物的尺寸小于或相當(dāng)于波長(zhǎng)的條件，C、D錯(cuò)誤。

研清微點(diǎn)2

干涉、衍射圖樣的比較2．如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)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(lán)紫

B．紅紫藍(lán)黃

C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫

單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)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(diǎn)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在縱波中,各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向共線。在橫波中,各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。不同的橫波,振動(dòng)方向可能不同。三、光的偏振橫波只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的現(xiàn)象,稱為波的偏振。偏振是橫波特有的現(xiàn)象。-判據(jù)甲乙橫波的檢驗(yàn)原理*橫波只能穿過(guò)與其振動(dòng)方向平行的狹縫*縱波可以穿過(guò)不同方向的狹縫（1）橫波的偏振現(xiàn)象1.偏振片:一種由高分子薄膜制成的光學(xué)器件,每個(gè)偏振片都有一個(gè)特定的方向,只有沿著這個(gè)方向振動(dòng)的光波才能通過(guò)偏振片,這個(gè)方向叫做“透振方向”。2.偏振光:在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光第二個(gè)偏振片旋轉(zhuǎn)90度偏振光的理解1.自然光通過(guò)偏振片成為偏振光，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2.自然光射到光滑非金屬表面時(shí)，反射光和折射光都是偏振光研清微點(diǎn)3

光的偏振

3．(多選)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波。下列現(xiàn)象中，能反映光的偏振特性的是(

)A．一束自然光相繼通過(guò)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．一束自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光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使成像更清晰D．通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可看到彩色條紋解析：選ABC自然光通過(guò)偏振片成為偏振光，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，A正確；自然光射到光滑非金屬表面時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，B正確；日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片，可以把反射的偏振光過(guò)濾，使成像更清晰，C正確；通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，看到的彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。4．如圖所示，兩光屏間放有兩個(gè)偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽(yáng)光沿軸線通過(guò)光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏N上光的亮度變化情況，下列說(shuō)法正確的是(

)研清微點(diǎn)3

光的偏振

A．光屏N上光的亮度保持不變B．光屏N上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)C．光屏N上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線D．光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗解析：選D太陽(yáng)光沿軸線通過(guò)光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時(shí)，光屏N上沒(méi)有亮度，則光屏N上光的亮度從亮到暗，再由暗到亮，所以光屏N上光的亮度會(huì)時(shí)亮?xí)r暗，故A、B錯(cuò)誤，D正確；光屏N上不可能有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線，故C錯(cuò)誤。1．小華通過(guò)偏振太陽(yáng)鏡觀察平靜水面上反射的陽(yáng)光，轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片時(shí)發(fā)現(xiàn)光有強(qiáng)弱變化。下列說(shuō)法能夠解釋這一現(xiàn)象的是(

)A．陽(yáng)光在水面反射時(shí)發(fā)生了偏振，鏡片起起偏器的作用B．陽(yáng)光在水面反射時(shí)發(fā)生了偏振，鏡片起檢偏器的作用C．陽(yáng)光在水面反射時(shí)沒(méi)有發(fā)生偏振，鏡片起起偏器的作用D．陽(yáng)光在水面反射時(shí)沒(méi)有發(fā)生偏振，鏡片起檢偏器的作用解析：選B發(fā)現(xiàn)強(qiáng)弱變化說(shuō)明水面上反射的陽(yáng)光是偏振光，而陽(yáng)光本身是自然光，在反射時(shí)發(fā)生了偏振，當(dāng)偏振片的方向與光的偏振方向平行時(shí)，通過(guò)的光最強(qiáng)，而當(dāng)偏振片的方向與光的偏振方向垂直時(shí)，通過(guò)的光最弱，因此鏡片起到檢偏器的作用，B正確。2．(多選)下列所示的圖片、示意圖大都來(lái)源于課本，關(guān)于這些圖的判斷中，準(zhǔn)確無(wú)誤的是(

)A．甲圖是小孔衍射的圖樣，乙圖為“泊松亮斑”B．甲圖為“泊松亮斑”，乙圖是小孔衍射的圖樣C．丙圖是雙縫干涉圖樣，丁圖是單縫衍射圖樣D．丙圖是單縫衍射圖樣，丁圖是雙縫干涉圖樣解析：選AC

“泊松亮斑”是“小圓盤”產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，形成的衍射圖樣是陰影中