知識講解光的干涉和色散

1、光的干涉【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道光的干涉現(xiàn)象和干涉條件，并能從光的干涉現(xiàn)象中說明光是一種波 2理解楊氏干涉實驗中亮暗條紋產(chǎn)生的原因 3了解相干光源，掌握產(chǎn)生干涉的條件4明確用雙縫干涉測量光的波長實驗原理 5知道實驗操作步驟 6會進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、光的干涉1光的干涉 （1）光的干涉：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間，即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象 如圖所示，讓一束平行的單色光投射到一個有兩條狹縫和的擋板上，狹縫和相距很近如果光是一種波，狹縫就成了兩個波源，它們的振動情況總是相同的這兩個波源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊

2、加，發(fā)生干涉現(xiàn)象，光在一些位置相互加強(qiáng)，在另一些位置相互削弱，因此在擋板后面的屏上得到明暗相間的條紋（2）干涉條件：兩列光的頻率相同，振動情況相同且相差恒定能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波，兩個光源稱為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列而獲得，稱為分光法2屏上某處出現(xiàn)明、暗條紋的條件同機(jī)械波的干涉一樣，光波的干涉也有加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)，加強(qiáng)區(qū)照射到光屏上出現(xiàn)亮條紋，減弱區(qū)照射到光屏上就出現(xiàn)暗條紋對于相差為的兩列光波如果光屏上某點(diǎn)到兩個波源的路程差是波長的整數(shù)倍，該點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)；如果光屏上某點(diǎn)到兩個波源的路程差是半波長的奇數(shù)倍，該點(diǎn)是減弱點(diǎn)因此，出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差：， 出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差：

3、， 如圖所示，若是亮條紋，則（） 由圖知：， ， 由于很小，所以， （），該處出現(xiàn)亮條紋 當(dāng)時，即圖中的點(diǎn)，到達(dá)點(diǎn)的路程差為零，一定是振動加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮紋，又叫中央亮紋 當(dāng)時，為第一亮紋，由對稱性可知在點(diǎn)的下方也有和點(diǎn)上方相對稱的亮紋 同理，由（）， 可得（），該處出現(xiàn)暗條紋 3雙縫干涉條紋特征 有關(guān)雙縫干涉問題，一定要用雙縫干涉的特點(diǎn)進(jìn)行分析，一是兩縫間距應(yīng)很?。欢钦丈涞絻煽p上的光波必須是相干光；三是兩相鄰亮紋或兩相鄰暗紋間的距離；四是出現(xiàn)亮紋的條件是路程差，；出現(xiàn)暗紋的條件是路程差（）；五是白光的干涉條紋為彩色，但中央亮紋仍為白色；六是單色光的干涉條紋寬度相同，明暗相間，均勻分布不同色光

4、條紋寬度不同，波長越長的干涉條紋的寬度越大；七是白光干涉時，各色光的條紋間距離不等 4 一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象的原因 由于不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相差，在一般情況下，很難找到那么小的縫和那些特殊的裝置故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象要點(diǎn)二、用雙縫干涉測量光的波長解題依據(jù) 1實驗?zāi)康?（1）觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；（2）測定單色光的波長2實驗原理 （1）光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋如果用白光通過雙縫可以觀察到彩色條

5、紋（2）若雙縫到屏的距離用z表示，雙縫間的距離用表示，相鄰兩條亮紋間的距離用表示，則入射光的波長為實驗中是已知的，測出、即可測出光的波長3實驗器材雙縫干涉儀包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺4實驗裝置 如圖所示，將直徑約、長約的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有雙縫，另一端裝上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源高度，使它發(fā)出的一束光恰沿遮光筒的軸線照亮光屏，然后放好單縫和雙縫，兩屏相距，使縫互相平行，且位于軸線上，這時可看到彩色干涉條紋，若在單縫屏和光源之間放置一塊濾光片，則可觀察到單色干涉條紋 5實驗步驟 （1

6、）調(diào)節(jié)雙縫干涉儀，觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象； （2）用單色光入射得到干涉條紋，測出條亮紋的距離，得相鄰條紋的距離； （3）利用已知的雙縫間距，用刻度尺測出雙縫到屏的距離，根據(jù)公式計算出波長； （4）換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間的距離有什么變化，并求出相應(yīng)的波長 要點(diǎn)詮釋：某種顏色的濾光片只能讓這種顏色的光通過，其他顏色的光不能通過 條紋間距用測量頭測出單縫與雙縫聞的距離在6注意事項 （1）調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮； （2）放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上； （3）調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線對齊條紋的

7、中心，記下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離； （4）不要直接測，要測幾個條紋的間距計算得，這樣可減小誤差； （5）白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層 7測量條紋間隔的方法 兩處相鄰明（暗）條紋間的距離，用測量頭測出測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖甲所示轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左、右移動測量時，應(yīng)使分劃板中心刻線對齊條紋的中心（如圖乙所示），記下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)分劃板中心刻線對齊另一條相鄰的明條紋中心時，記下手輪上的刻度數(shù)，兩次讀數(shù)之差就是相鄰兩條

8、明條紋間的距離即 要點(diǎn)詮釋：x很小，直接測量時相對誤差較大，通常測出條明條紋間的距離，再推算相鄰兩條明（暗）條紋間的距離 8洛埃鏡干涉實驗 1834年，洛埃利用單面鏡得到了楊氏干涉的結(jié)果洛埃鏡實驗的基本裝置如圖13-3-16所示，為單色光源。為一平面鏡經(jīng)平面鏡反射光和直接發(fā)出的光在光屏上相遇疊加形成干涉條紋，其光路如圖所示，干涉的條紋寬度公式為 光的衍射、偏振、色散、激光 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解光的衍射現(xiàn)象及觀察方法2理解光產(chǎn)生衍射的條件3知道幾種不同衍射現(xiàn)象的圖樣5知道振動中的偏振現(xiàn)象，偏振是橫波特有的性質(zhì)6明顯偏振光和自然光的區(qū)別7知道光的偏振現(xiàn)象及偏振光的應(yīng)用8知道光的色散、光的顏色及光譜的

9、概念 9理解薄膜干涉的原理并能解釋一些現(xiàn)象10知道激光和自然光的區(qū)別 11了解激光的特點(diǎn)和應(yīng)用【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、光的衍射 1光的衍射現(xiàn)象 當(dāng)單色光通過很窄的縫或很小的孔時，光離開了直線路徑，繞到障礙物的陰影里去，光所達(dá)到的范圍會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它沿直線傳播所應(yīng)照明的區(qū)域，形成明暗相間的條紋或光環(huán) 2產(chǎn)生明顯衍射的條件 障礙物的尺寸可以跟光的波長相近或比光的波長還要小時能產(chǎn)生明顯的衍射對同樣的障礙物，波長越長的光，衍射現(xiàn)象越明顯；對某種波長的光，障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯由于波長越長，衍射性越好，所以要觀察到聲波的衍射現(xiàn)象就比觀察到光波的衍射現(xiàn)象容易得多 3三種衍射現(xiàn)象和圖樣特征 (1)單縫衍射 單縫

10、衍射現(xiàn)象如圖所示，點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)過單縫后照射到光屏上，若縫較寬，則光沿著直線傳播，傳播到光屏上的區(qū)域；若縫足夠窄，則光的傳播不再沿直線傳播，而是傳到幾何陰影區(qū)，在區(qū)還出現(xiàn)亮暗相間的條紋，即發(fā)生衍射現(xiàn)象 要點(diǎn)詮釋：衍射是波特有的一種現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯而已 圖樣特征單縫衍射條紋分布是不均勻的，中央亮條紋與鄰邊的亮條紋相比有明顯的不同：用單色光照射單縫時，光屏上出現(xiàn)亮、暗相間的衍射條紋，中央條紋寬度大，亮度也大，如圖所示，與干涉條紋有區(qū)別用白光照射單縫時，中間是白色亮條紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光(2)圓孔衍射圓孔衍射的現(xiàn)象如圖甲所示，當(dāng)擋板上的圓

11、孔較大時，光屏上出現(xiàn)圖乙中所示的情形，無衍射現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)擋板上的圓孔很小時，光屏上出現(xiàn)圖丙中所示的衍射圖樣，出現(xiàn)亮、暗相間的圓環(huán)圖樣特征 衍射圖樣中，中央亮圓的亮度大，外面是亮、暗相間的圓環(huán)，但外圍亮環(huán)的亮度小，用不同的光照射時所得圖樣也有所不同，如果用單色光照射時，中央為亮圓，外面是亮度越來越暗的亮環(huán)如果用白光照射時，中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán) (3)圓板衍射在1818年，法國物理學(xué)家菲涅耳提出波動理論時，著名的數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的波動理論推算出圓板后面的中央應(yīng)出現(xiàn)一個亮斑，這看起來是一個荒謬的結(jié)論，于是在同年，泊松在巴黎科學(xué)院宣稱他推翻了菲涅耳的波動理論，并把這一結(jié)果當(dāng)作菲涅耳的謬誤

12、提了出來但有人做了相應(yīng)的實驗，發(fā)現(xiàn)在圓板陰影的中央確實出現(xiàn)了一個亮斑，這充分證明了菲涅耳理論的正確性，后人把這個亮斑就叫泊松亮斑 小圓板衍射圖樣的中央有個亮斑泊松亮斑，圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨著半徑的增大而減小4衍射光柵 (1)構(gòu)成：由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學(xué)儀器(2)特點(diǎn)：它產(chǎn)生的條紋分辨程度高，便于測量(3)種類：5衍射現(xiàn)象與干涉現(xiàn)象的比較種類項目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)產(chǎn)生條件只要狹縫足夠小，任何光都能發(fā)生頻率相同的兩列光波相遇疊加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(diǎn)干涉、

13、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6三種衍射圖樣的比較如圖所示是光經(jīng)狹縫、小孔、小圓屏產(chǎn)生的衍射圖樣的照片由圖可見： (1)光經(jīng)不同形狀的障礙物產(chǎn)生的衍射圖樣的形狀是不同的 (2)衍射條紋的間距不等 (3)仔細(xì)比較乙圖和丙圖可以發(fā)現(xiàn)小孔衍射圖樣和小圓屏衍射圖樣的區(qū)別：小圓屏衍射圖樣的中央有個亮斑著名的“泊松亮斑”；小圓屏衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨著半徑的增大而減小，而圓孔衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大；乙圖背景是黑暗的，丙圖背景是明亮的 要點(diǎn)二、光的偏振 1光是橫波 光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，但不能由此確定光究竟是橫波還是縱波 要點(diǎn)詮釋：電磁波

14、是橫波，電磁波中的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都與波的傳播方向垂直既然光是電磁波，也應(yīng)該是橫波，光的作用主要是由其電場強(qiáng)度引起的 2偏振現(xiàn)象(1)狹縫對橫波、縱波的影響：如果在波的傳播方向上放一帶狹縫的木板，不管狹縫方向如何，縱波都能自由通過狹縫；對橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點(diǎn)的振動方向相同時，橫波才能毫無阻礙地通過狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點(diǎn)的振動方向垂直時，橫波就不能通過狹縫，這種現(xiàn)象叫做橫波的偏振如圖所示(2)橫波獨(dú)有的特征： 偏振現(xiàn)象是橫波所特有的，故利用偏振現(xiàn)象可判斷一列波是橫波或是縱波 (3)光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波 3自然光和偏振光(1)自然光：從普通光源直接發(fā)出的自然光是無數(shù)偏振光的無

15、規(guī)則集合，所以直接觀察時不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏向哪一個方向這種沿著各個方向振動的光波強(qiáng)度都相同的光叫自然光自然光介紹：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。如圖所示。 要點(diǎn)詮釋：偏振片是由特殊材料制成的，其“狹縫”用肉眼不能看見，它只允許振動方向與“狹縫”平行的光波通過通過偏振片后，自然光就變成了偏振光如圖所示，普通光源發(fā)出的光經(jīng)過偏振片時，后面的光屏是明亮的，說明光透過了偏振片，若轉(zhuǎn)動偏振片，光屏上亮度不變，說明透過光的強(qiáng)度不變，由此可知，自然光沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同 (2)偏振光：只沿著一個特定的方向振動的光叫偏

16、振光如經(jīng)過偏振片后的自然光若偏振光再經(jīng)過一個偏振片后，情況會怎樣呢？如圖1所示，當(dāng)兩偏振片的“狹縫”平行時，光屏上仍有亮光當(dāng)兩偏振片的“狹縫”相互垂直時，透射光的強(qiáng)度幾乎為零，光屏上是暗的如圖2所示結(jié)論：光是一種橫波上面第l塊偏振片叫起偏器；第2塊偏振片叫檢偏器 4偏振光的兩種產(chǎn)生方式 (1)讓自然光通過偏振片；(2)自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，使反射光和折射光之間的夾角恰好是，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直 要點(diǎn)詮釋：平時我們所看到的光，除直接從光源射來的以外都是偏振光 要點(diǎn)三、光的顏色、色散 1色散與光譜 含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫色散含有多種頻率的光被分解后，

17、各種色光按其波長的有序排列就是光譜2雙縫干涉中的色散 用不同的單色光作雙縫干涉實驗，得到的條紋之間的距離不一樣，但都是明暗相間的單色條紋，由知，不同顏色的光，波長不同紅光最大，波長最長，紫光最小，波長最短 白光干涉時的條紋是彩色的，可見白光是由多種色光組成的，發(fā)生干涉時，白光發(fā)生了色散現(xiàn)象 3薄膜干涉中的色散 用單色光照射薄膜時，兩個表面反射的光是相干的，形成明暗相間的條紋 用不同的單色光照射，看到亮紋的位置不同 用白光照射時，不同顏色的光在不同位置形成不同的條紋，看起來就是彩色的 4折射時的色散如圖所示，一束白光通過三棱鏡后會擴(kuò)展成由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各色組成的光譜注意： (1)我們

18、把射出棱鏡的光線與入射光線方向的夾角叫光通過棱鏡的偏向角實驗表明，白光色散時，紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大這說明玻璃對不同色光的折射率不同紫光的折射率最大，紅光的折射率最小，依次為 由于介質(zhì)中的光速，故折射率大的光速小，各種色光在介質(zhì)中的光速依次為：，即紅光的速度最大，紫光速度最小如圖所示，白光經(jīng)三棱鏡后，在光屏上呈現(xiàn)七色光帶(光譜)；若從棱鏡的頂角向底邊看，由紅到紫依次排列，紫光最靠近底邊光的色散實質(zhì)上是光的折射現(xiàn)象(2)色散現(xiàn)象的產(chǎn)生表明，白光是由各種單色光組成的復(fù)色光由于各種單色光通過棱鏡時因折射率不同使光線偏折的角度不同，所以產(chǎn)生了色散現(xiàn)象單色光通過棱鏡不能再分，所以不能發(fā)生色散

19、現(xiàn)象5薄膜干涉 豎直放置的肥皂膜受到重力的作用，形成上薄下厚的楔形薄膜，在薄膜上不同的地方，來自前后兩個面的反射光所走的路程差不同，在一些地方，這兩列波疊加后互相加強(qiáng)，于是出現(xiàn)了亮紋；在另一些地方，疊加后互相削弱，于是出現(xiàn)了暗紋 要點(diǎn)詮釋：用單色光照射薄膜，看到的是明暗相間的條紋用白光照射時，某一厚度的地方，是這一種色光被加強(qiáng)，另一厚度的地方則是另一種色光被加強(qiáng)，因此看到的是彩色條紋水面上的油膜，馬路上的油膜和肥皂泡上的彩色條紋都是薄膜干涉形成的6分光鏡 用來觀察光譜，分析光譜的儀器叫分光鏡，分光鏡構(gòu)造原理如圖所示 為平行光管，由兩部分組成，一端有狹縫，另一端有凸透鏡，狹縫到凸透鏡的距離等于一

20、倍焦距，狹縫入射的光經(jīng)凸透鏡后變成平行光線，射到三棱鏡上 三棱鏡通過色散將不同顏色的光分開 通過望遠(yuǎn)鏡筒可以觀察光譜，在上放上底片還可以拍攝光譜 管在目鏡中形成一個標(biāo)尺，以便對光譜進(jìn)行定量研究 7薄膜干涉現(xiàn)象的觀察方法用酒精燈火焰和肥皂薄膜觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象時，觀察者眼睛、酒精燈、薄膜位置應(yīng)如圖所示，注意：觀察的是火焰經(jīng)薄膜反射的像，像上會出現(xiàn)明暗相間的水平條紋本實驗成功的關(guān)鍵是膜一定要薄，但又要有足夠的韌性，不致很快破掉，以便有足夠長的時間可以觀察(可在清水中加一些洗潔精) 8各種色散現(xiàn)象的規(guī)律 (1)光的顏色取決于頻率，從紅光到紫光，頻率逐漸增大，波長逐漸減小，色光由真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不

21、變，波長減小 (2)色光從真空進(jìn)入介質(zhì)速度都要減小，在同一種介質(zhì)中，從紅光到紫光，速度逐漸減小 (3)在同一種介質(zhì)中，從紅光到紫光，折射率逐漸增大 9用干涉法檢查平面如圖（）所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，入射光從空氣膜的上下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的如果某處凹下，則對應(yīng)明紋(或暗紋)提前出現(xiàn)，如圖()所示；如果某處凸起來，則對應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖()所示(注：“提前”與“延后”不是指在時間上，而是指由左向右的順序位置上) 10增透膜的應(yīng)用 在光學(xué)儀器中，為了減少光在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)表面的反射損失，可用薄膜干涉相

22、消來減少反射光像照相機(jī)、測距儀、潛望鏡上用的光學(xué)元件表面為了減少光的反射損失都鍍上了介質(zhì)薄膜(氟化鎂)，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的，這樣反射回來的兩列光波經(jīng)過路程差恰好等于半個波長，它們干涉后就相互抵消 要點(diǎn)詮釋：這種薄膜減少光學(xué)表面反射造成的光能損失，增強(qiáng)了透鏡透光的能量，故稱之為增透膜 而入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光干涉相消由于人眼對綠光最敏感，一般增透膜的厚度做到使綠光垂直入射時完全抵消，這時紅光和紫光沒有顯著削弱，所以有增透膜的光學(xué)鏡頭顯淡紫色 要點(diǎn)四、激光 1激光和激光的產(chǎn)生 (1)激光 激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均相同，兩列相同激光

23、相遇可以發(fā)生干涉激光是相干光，激光是人工產(chǎn)生的光 (2)激光的產(chǎn)生 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中用激光器產(chǎn)生激光 要點(diǎn)詮釋：激光是一種特殊的光，自然界中的發(fā)光體不能發(fā)出激光1958年，人類在實驗室里首次獲得了激光 2激光具有的特點(diǎn) (1)相干性好所謂相干性好，是指容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件所以，現(xiàn)在我們做雙縫干涉實驗時，無需在雙縫前放一個單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干涉條紋利用相干光易于調(diào)制的特點(diǎn)，傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細(xì)細(xì)的激光束通過光纜可以同時傳送一百億路電話

24、和一千萬套電視，全國人民同時通話還用不完它的通訊容量，而光纖通信就必須借助激光技術(shù)才能發(fā)展 (2)平行度非常好與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴(kuò)散程度小，光線仍能保持很大的強(qiáng)度，保持它的高能量，利用這一點(diǎn)可以精確測距現(xiàn)在利用激光測量地月距離精確度已達(dá)到 (3)激光的亮度非常高它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量如果把強(qiáng)大的激光束會聚起來，可使物體被照部分在千分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬度的高溫不能直接照射眼睛，否則會傷害眼睛 (4)激光單色性很好激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的 3激光的應(yīng)用舉例與對應(yīng)的特性 (1)激光雷達(dá)對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)出一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖和收到反

25、射回波的時間間隔，結(jié)合發(fā)射的方向，就可探知目標(biāo)的方位和距離，結(jié)合多普勒效應(yīng)，還可以求出目標(biāo)的運(yùn)動速度(利用激光的平行度好) (2)讀盤激光的平行度很好，可以會聚到很小的一點(diǎn)，讓會聚點(diǎn)照射碟機(jī)、唱機(jī)、計算機(jī)的光盤上，就可讀出光盤上記錄的信息(利用激光的平行度好) (3)醫(yī)用激光刀可以用于醫(yī)療的某些手術(shù)上，具有手術(shù)時間短、損傷小、不會引起細(xì)菌感染、止血快等優(yōu)點(diǎn)(利用激光的亮度高) (4)切割金屬等難熔物質(zhì)用激光可以產(chǎn)生幾千萬度的高溫，使最難熔的物質(zhì)也可在瞬間汽化(利用激光的亮度高) (5)激光育種用激光照射植物的種子，會使植物產(chǎn)生有益的變異，用于培育新晶種(利用激光的亮度高) (6)引起核聚變使聚

26、變能在控制前提下進(jìn)行(利用激光亮度高) (7)激光可以作為武器使用，用以擊毀偵察衛(wèi)星，飛行的導(dǎo)彈、飛機(jī)、裝甲車等(利用激光的亮度高) (8)作為干涉、衍射的光源干涉、衍射現(xiàn)象明顯(利用其單色性好)【典型例題】類型一、波的干涉條件的理解 例1如圖所示為兩個波源和在水面產(chǎn)生的兩列波疊加后的干涉圖樣，由圖可推知下列說法正確的是（ ） A兩波源振動頻率一定相同 B兩波源振動頻率可能不相同 C兩列水波的波長相等 D兩列水波的波長可能不相等 舉一反三: 【高清課堂：光的干涉 例1】【變式】下面是四種與光有關(guān)的事實：用光導(dǎo)纖維傳播信號用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶水面

27、上的油膜呈現(xiàn)彩色其中，與光的干涉有關(guān)的是（ ） ABCD類型二、產(chǎn)生明暗條紋的條件 例2在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上點(diǎn)的距離之差為，若分別用頻率和的單色光垂直照射雙縫，則點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是（ ） A單色光和分別照射時，均出現(xiàn)明條紋 B單色光和分別照射時，均出現(xiàn)暗條紋 c單色光照射時出現(xiàn)明條紋，單色光照射時出現(xiàn)暗條紋 D單色光照射時出現(xiàn)暗條紋，單色光照射時出現(xiàn)明條紋舉一反三: 【高清課堂：光的干涉 例3】【變式】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1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(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如

28、圖2所示干涉條紋有如下特點(diǎn)：任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定現(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（ ） A變疏 B變密 C不變 D消失類型三、光的干涉申明暗條紋的判斷 例3如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，使用波長為的橙色光源照射單縫，在光屏中央處觀察到亮條紋，在位于點(diǎn)上方的點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮紋中心（即到的光程差為一個波長），現(xiàn)換用波長為的紫光源照射單縫，則（ ） A和仍為亮點(diǎn) B為亮點(diǎn)，為暗點(diǎn) C為暗點(diǎn)，為亮點(diǎn) D、均為暗點(diǎn)類型四、實驗原理的應(yīng)用 例4分別以紅光和紫光先后用同一裝置進(jìn)行雙

29、縫干涉實驗，已知，在屏上得到相鄰亮紋間的距離分別為和，則（ ） A B C若雙縫間距減小，而其他條件保持不變，則增大 D若雙縫間距減小，而其他條件保持不變，則不變 【變式】如圖為雙縫干涉的實驗示意圖，若要使干涉條紋間距變大可改用波長更_（填“長”或“短”）的單色光；或者使雙縫與光屏之間的距離_（填“增大”或“減小”） 類型五、實驗器材的安裝 例5用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件： A白熾燈 B單縫片 C光屏 D雙縫 E濾光片（其中雙縫和光屏連在遮光筒上） （1）把以上元件安裝在光具座上時，正確的排列順序是：（A已寫好） （2）正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光干涉條紋，用測

30、量頭測出條紅亮紋間的距離為；改用綠色濾光片，其他條件不變，用測量頭測出條綠亮紋間的距離為，則一定有（填“大于”“小于”或“等于”） 類型六、根據(jù)實驗測波長的數(shù)據(jù)處理 例6某同學(xué)在做雙縫干涉實驗時，測得雙縫間距，雙縫到光屏間的距離為，兩次測量頭手輪上的示數(shù)分別為和，兩次分劃板中心刻線間有條亮條紋，求該單色光的波長 類型七、光波波長的測量例7（1）如圖（）所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為，屏上點(diǎn)距雙縫和的路程差為，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是（填“明條紋”或“暗條紋”）現(xiàn)改用波長為的激光進(jìn)行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將（填“變寬”“變窄”或“不變”） （2）如圖（）所示，一束激光從

31、點(diǎn)由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上表面的點(diǎn)射出已知入射角為，與相距，介質(zhì)的折射率為，試求介質(zhì)的厚度 舉一反三: 【高清課堂：光的干涉 例2】【變式1】下圖是研究光的雙縫干涉的示意圖，擋板上有兩條狹縫，由和發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時會產(chǎn)生干涉條紋已知入射激光波長為，屏上的點(diǎn)到兩縫和的距離相等，如果把處的亮條紋記作第號亮紋，由向上數(shù)與號亮紋相鄰的亮紋為號亮紋，與號亮紋相鄰的亮紋為號亮紋，則處的亮紋恰好是號亮紋設(shè)直線的長度為，的長度為，則等于（ ） A B C D 【典型例題】類型一、衍射現(xiàn)象例1下列哪些屬于光的衍射現(xiàn)象( ) A雨后美麗的彩虹 B對著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋 C

32、陽光下肥皂膜上的彩色條紋 D光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋【思路點(diǎn)撥】利用光的衍射現(xiàn)象及干涉、折射現(xiàn)象的區(qū)別解題。舉一反三: 【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光 例1】【變式】在觀察光的衍射現(xiàn)象的實驗中，通過緊靠眼睛的卡尺測量爪形成的狹縫，觀看遠(yuǎn)處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），可以看到（ ） A黑白相間的直條紋 B黑白相間的弧形條紋C彩色的直條紋 D彩色的弧形條紋例2關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的是( ) A紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋 B白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋 C光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射 D光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說

33、明光沿著直線傳播，不存在光的衍射現(xiàn)象【變式】在單縫衍射實驗中，下列說法中正確的是( )A將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬D增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬 例3讓燭光照射到一塊遮光板上，板上有一個可自由收縮的三角形孔，當(dāng)此三角形孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時，試分析在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象(遮住側(cè)面光) 舉一反三: 【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光 例2】【變式】A、B兩幅圖是由單色光分別射到圓孔而形成的圖象，其中圖A是光的_（填干涉或衍射）圖象。由此可以判斷出圖A所對應(yīng)的圓孔的孔徑_（填大于或小于

34、）圖B所對應(yīng)的圓孔的孔徑。 例4如圖所示，四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是( ) A是光的干涉圖樣 B是光的干涉圖樣 C形成圖樣的光的波長比形成圖樣光的波長短 D形成圖樣的光的波長比形成圖樣光的波長短舉一反三: 【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光 例3】【變式1】下圖所示的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（灰黑色部分表示亮紋）。則在下面的四個圖中從左往右排列，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)黃紅紫類型二、偏振光例5如圖所示

35、，是偏振片，的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向下列四種入射光束中，哪幾種照射時能在的另一側(cè)觀察到透射光？( ) A太陽光 B沿豎直方向振動的光 C沿水平方向振動的光 D沿與豎直方向成角振動的光 舉一反三: 【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光 例5】【變式1】如圖所示，讓太陽光或白熾燈光通過偏振片和，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片或，可以看到透射光的強(qiáng)度會發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個實驗表明（ ） A光是電磁波 B光是一種橫波C光是一種縱波 D光是概率波 【變式2】兩個偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞燈的前面以至沒有光通過如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象

36、( ) A透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零 B透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值 C透過偏振片的光強(qiáng)在整個過程中都增強(qiáng) D透過偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng) 例6一段時間以來，“假奶粉事件”鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，奶粉的碳水化合物(糖)含量是一個重要指標(biāo)，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，這一角度稱為“旋光度”，的值只與糖溶液的濃度有關(guān)將的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品中的含糖量如圖所示，是自然光源，是偏振片，轉(zhuǎn)動，使到達(dá)處的光最強(qiáng)，然后將被測樣品置于之間，則下列說法中正確的是(

37、) A到達(dá)處光的強(qiáng)度會明顯減弱 B到達(dá)處光的強(qiáng)度不會明顯減弱 C將偏振片轉(zhuǎn)動一個角度，使得處光強(qiáng)度最大，偏振片轉(zhuǎn)過的角度等于 D將偏振片轉(zhuǎn)動一個角度，使得處光強(qiáng)度最大，偏振片轉(zhuǎn)過的角度等于 類型三、光的顏色、色散例7如圖所示，從點(diǎn)光源發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的間形成一條彩色光帶下面的說法中正確的是( ) A側(cè)是紅色光，側(cè)是紫色光B在真空中側(cè)光的波長小于側(cè)光的波長 C三棱鏡對側(cè)光的折射率大于對側(cè)光的折射率 D在三棱鏡中側(cè)光的傳播速率大于側(cè)光的傳播速率 【變式2】白光通過三棱鏡發(fā)生色散，這說明( ) A不同顏色的光在真空中的光速不同 B

38、對同一介質(zhì)中紅光的折射率比紫光大 C在同一介質(zhì)中紅光的光速比紫光大 D每種顏色的光通過三棱鏡都會分成幾種顏色的光 例8用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象圖甲是點(diǎn)燃酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖乙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)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是( ) A當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn) B當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn) C當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn) D干涉條紋保持原來狀態(tài)不變 【變式2】如圖所示，把一個平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖讓單色光從上方射入，這時可以看到亮暗相間的條紋下面關(guān)于條紋的說法中正確的是

39、( ) A干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在空氣劈尖膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果 B干涉條紋中的暗紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果 C將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動 D觀察薄膜干涉條紋時，應(yīng)在入射光的另一側(cè)例9一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光已知光的頻率小于光的頻率圖中哪個光路圖可能是正確的?( ) 類型四、激光例10納米科技是跨世紀(jì)新科技，將激光束寬度聚焦到納米范圍，可修復(fù)人體已損壞的器官，對分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把令人類無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除 (1)這是利用了激光的( ) A單色性 B方向性 C高能量 D粒子性 (2)納米科技是人類

40、認(rèn)識自然的一個新層次，等于( ) A B C D 【變式1】1969年7月，美國“阿波羅號”宇宙飛船的登月艙在登上月球的科學(xué)考察活動中，在月球上安放了一臺激光反射器，成功地解決了用激光測量月地間距離問題據(jù)你所知用激光測量月地距離的原理是什么? 【變式2】利用衛(wèi)星可以將地面狀況看得一清二楚試問：在戰(zhàn)爭爆發(fā)時，欲用激光器擊毀位于地平線上方的空間站，則應(yīng)將激光器( ) A瞄高些 B瞄低些 C沿視線直接瞄準(zhǔn) D若激光束是紅色，而空間站是藍(lán)色的，則應(yīng)瞄高些【鞏固練習(xí)】一、選擇題1對兩列光波在空中疊加，以下說法中正確的是（ ） A不同的色光有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 B不同的色光不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 C光的強(qiáng)度不同

41、有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D光的強(qiáng)度不同不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象2用單色光做雙縫干涉實驗時（ ） A屏上到雙縫的路（光）程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)明條紋 B屏上到雙縫的路（光）程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是明條紋，也可能是暗條紋 C屏上的明條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方 D屏上的明條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方3光通過雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若用紅色和綠色玻璃板分別擋住雙狹縫，則屏上將出現(xiàn)（ ） A黃色的干涉條紋 B紅綠相間的條紋 C黑白相間的條紋 D無干涉條紋4某同學(xué)做雙縫干涉實驗時，按要求安裝好實驗裝置后，在光屏上卻觀察不到干涉圖樣，可能的原因（ ）A光源發(fā)出的光束太強(qiáng)B單縫與雙縫不平

42、行C沒有安裝濾光片D光束的中心軸與遮光筒的軸線不一致，相差較大5“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，為使光屏上單色光的條紋間距減小些，可采用的措施是（ ） A換用縫距大些的雙縫片 B換用縫距小些的雙縫片 C適當(dāng)調(diào)大雙縫與屏之間的距離 D適當(dāng)調(diào)小雙縫與屏之間的距離6在利用測量頭測量條紋寬度時，應(yīng)使分劃板中心刻線最好（ ） A與亮條紋的邊緣對齊 B與暗條紋的邊緣對齊 C與亮條紋的中心位置對齊 D與暗條紋的中心位置對齊7在雙縫干涉實驗中，雙縫的作用是（ ） A遮住過于強(qiáng)烈的光 B使白光變成單色光 C形成兩個振動情況相同的光源 D使光發(fā)生折射8如圖所示為雙縫干涉實驗中產(chǎn)生的條紋圖樣，甲圖為用光甲進(jìn)行實驗

43、的圖樣，a為中央亮條紋乙為換用另一種單色光乙進(jìn)行實驗的圖樣，a為中央亮條紋，則以下說法正確的是（ ） A乙圖條紋較寬，光乙的波長比光甲長 B乙圖條紋較窄，光乙的波長比光甲長 C乙圖條紋較寬，光乙的波長比光甲短 D乙圖條紋較窄，光乙的波長比光甲短9如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實驗時，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動，則（ ） A不再產(chǎn)生干涉條紋 B仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變 C仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向上移 D仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向下移10雙縫干涉實驗裝置如圖所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為L，調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以

44、見到清晰的干涉條紋關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是（ ） A若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清晰 B若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋 c若將雙縫間的距離d減小，像屏上的兩個相鄰明條紋間的距離變小 D若將雙縫間的距離d減小，像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離不變11利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，有下面幾種說法： A將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄 B將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬 C將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬 D換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失其中正確的是（ ）二、填空題12如圖所示的

45、楊氏雙縫干涉圖中，小孔S1、S2是發(fā)出的光在像屏某處疊加時，如果光程差為_時就加強(qiáng)，形成明條紋，如果光波波長是400 nm，屏上P點(diǎn)與S1、S2距離差為1800 nm，那么P處將是_條紋 13（1）如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、_、_、_、遮光筒、光屏，對于某種單色光，為增加相鄰亮紋（暗紋）間的距離，可采取或_的方法 三、解答題14用單色光做雙縫干涉實驗時，已知屏上一點(diǎn)P到雙縫的路程差=1.5106 m，當(dāng)單色光波長1=0.5m時，P點(diǎn)將形成亮紋還是暗紋？若單色光波長2=0.6m呢？此時在中央亮紋和P點(diǎn)之間有幾條暗紋？15如圖所示，用激光束照射雙

46、縫干涉實驗裝置，后面屏上出現(xiàn)干涉條紋，其中單縫的作用是產(chǎn)生線光源，單縫、雙縫應(yīng)平行放置若將單縫繞中心軸旋轉(zhuǎn)（不超過90），條紋將發(fā)生什么變化？若將雙縫繞中心軸旋轉(zhuǎn)（不超過90）條紋將發(fā)生什么變化？ 【鞏固練習(xí)】一、選擇題1下列關(guān)于單縫衍射圖樣的說法中正確的有( ) A它同雙縫干涉的圖樣完全相同 B亮條紋的寬度不同，但亮度相同 C亮條紋的寬度相同，但亮度不同 D亮條紋的寬度和亮度均不相同，且中間亮紋最寬最亮2單色光通過雙縫產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，同種單色光通過單縫產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，在光屏上都得到明暗相間的條紋，比較這兩種條紋( ) A干涉、衍射條紋間距都是均勻的 B干涉、衍射條紋間距都是不均勻的 C干涉條紋間距不均勻，衍射條紋間距均勻 D干涉條紋間距均勻，衍射條紋間距不均勻3點(diǎn)光源照在一個剃須刀片上，在屏上形成了它的影子，其邊緣較為模糊，原因是( ) A光的反射 B光強(qiáng)太弱 C光的干涉，通過剃須刀片中央的孔直進(jìn) D光的衍射4聲波比光波容易產(chǎn)生明顯的衍射，原因是( ) A聲波是縱波，光波是橫波 B聲波是機(jī)械波，光波是電磁波 C一般障礙物尺寸跟聲波波長相近而比光波