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1、第十五章 光的波动性 本章是高中物理的一般了解的内容，介绍了人类对光的本性的认识过程，了解光的波动性对人们认识物理规律的发展过程起着非常重要的作用。光的波动说光的电磁说光的干涉光的偏振光的衍射双缝干涉薄膜干涉电磁波谱激光本章知识网络：专题一 光的干涉和衍射考点分析 一、本专题考点 光的本性学说的发展简史、光的干涉现象及其常见的应用，光的衍射，双缝干涉的条纹间距与波长的关系是类要求。 二、理解和掌握内容1、 光的干涉(1)光的干涉条件：光波并不是一列连续波，而只能视为一段儿一段儿的，不连续的有限长度的波列组合，两列波列间的间歇也是不规则的，两个独立光源发出的光，既使是“频率相同的单色光”也不能保
2、证频率总相同(实际上严格的单色光也并不存在)，如果把同一光源发出的一束光“分”成两束，就可以得到能产生干涉现象的相干光源了，在双缝干涉实验中，在光源和双缝间放一个狭缝，目的就是保证射到双缝上的光波只来自于光源的同一个很小的区域，使得双缝得到的两束光能产生干涉现象。(2)双缝干涉：由同一光源发出的光，经单缝再经双缝后形成两束振动情况总相同的相干光波，这两束光波到达光屏上某点的路程差是光波波长的整数倍时出现亮条纹；当到达光屏上某点的路程差是光波半波长的奇数倍时，出现暗条纹，条纹间距与单色光波长成正比。相邻两条亮纹（或暗条纹）间的距离若照射光是白光，双缝干涉时，中央呈白色亮条纹，两边形成彩色条纹，紧
3、靠中央亮条纹的是紫光，边缘为红光；若照射光是单色光，则光屏上出现间距相等，明暗相间的条纹。(3)薄膜干涉：光照射到薄膜上，在薄膜前后两表面分别反射回来.形成了路程差，也会产生干涉，劈形薄膜可产生平形相间条纹，应用于“用干涉法检查平面”；透镜.棱镜表面增透膜的厚度就是入射光在薄膜中波长的1/4。(4)光的波长、波速和频率的关系v=，在真空中各种色光的速度均为c=3.0x108m/s，不同颜色的光具有不同的频率，光的频率决定于光源，与介质无关，光在不同介质中传播的速度不同，但其频率(颜色)不变，波长要改变。2、 光的衍射：(1)光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射，任何障碍物都可以使光
4、发生衍射，产生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小，用白光进行单缝衍射实验时，屏上出现中间宽且亮的条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹的宽度比中央窄。(2)泊松亮斑：当光照射到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑，当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。例题精析例题1 .在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一个红色滤光片(只能透红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透绿光)，这时 ( )A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干
5、涉条纹消失，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏幕上仍有光亮D.屏幕上无任何光解析：本题考查双缝干涉条件，两列光波发生双缝干涉必须频率相同，加上滤光片后只有一束红光和一束绿光通过缝，频率不是不能发生干涉的，但红光和绿光仍可照到屏上，故屏上有光亮，答案：C思考拓宽： 如果两缝前都放同颜色的同色滤光片，那么能否得到干涉条纹？图15-1aab例题2. 如图15-1所示是用干涉法检查某块玻璃板上表面是否平整的装置，所用的单色光是用普通光源滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的 ( )A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上
6、表面C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面解析：本题考查薄膜干涉的产生条件及在技术中的应用，薄膜干涉是膜的上.下两个表面反射的两列光波叠加而形成的，本题中的薄膜应是标准样板a与玻璃板b之间所夹那层空气膜。答案：C思考拓宽：(1)薄膜厚度等于多少时有干涉亮条纹？(2)若干涉条纹如实验修订本28页图21-6乙所示，说明被检测表面有凸起还是有凹陷？例题3.在观察光的衍射现象的实验中通过紧靠眼睛的卡尺形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状的炽热灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝）可以看到（ ）A.黑白相间的直条纹B.黑白相间弧形条纹C.彩色的直条纹D.彩色的弧形条纹解析：本题考查对单缝衍射条纹
7、特征的了解。因为光源是线状白色光源，狭缝为直缝，则观察到的应是彩色直条纹。答案：C思考拓宽： （1）把缝适当变宽或变窄，条纹分布情况如何变化？答：狭缝适当变宽或变窄，只要仍发生衍射，则仍是彩色直条纹，只不过条纹间距发生变化。（2）若在狭缝前放上红色或绿色的滤光片，条纹分布情况有何变化？答：放红色滤光片看到红色的明暗相间的直条纹，放绿色滤光片看到绿色明暗相间条纹。 能力提升I.知识与技能1.下面哪些属于光的干涉现象（ ）A.雨后美丽的彩虹图15-2B.雨后公路而上有彩色油花C.阳光下肥皂膜上的彩色条纹D.光通过三棱镜产生的彩色条纹2.图15-2为一竖直的肥皂膜的横截面，用单色光照射薄膜，薄膜上就
8、产生明暗相间的条纹，下面说法正确的是（ ）A.薄膜上干涉条纹是竖的B.用蓝色光照射所产生的干涉条纹间距比用红光照射时小C.干涉条纹的产生是因光线在薄膜前后两表面反射，形成两列光波叠加的结果D.干涉条纹的产生是由于上述两列反射光的波峰与波谷叠加的结果3.用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是 ( )A.用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的B.用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的C.中央均为亮点的同心圆形条纹D.中央均为暗点的同心圆形条纹4.某红光在水中的波长和另一绿光在真空中的波长相等，水对该红光的折射率是4/3，则红光与绿光频率之比为_。5.白光
9、照射双缝，在屏幕中央将出现_色明纹，两旁为_色条纹，在同一级彩色条纹中，比较红光和紫光到中央亮条中心的距离，可以看到红光到亮条中心的距离_紫光。6.在真空中，波长是 600nm的光是黄光，400nm的光是紫光，现有一束频率是 5 x 1014的单色光，它在折射率为1.5的玻璃中的波长是_nm, 它在这种玻璃中是_色7.为了减少光的反射损失，常在光学仪器的镜头上涂一层增透膜，已知入射光的频率为5.OX 1014Hz，光在真空中的传播速度为 3.0 X105km/s，膜的折射率为1.5，则膜的厚度为_m.II.能力与素质8.光线通过胶体会有“丁达尔现象”，而浊液和溶液无此现象。（1）胶体胶粒直径d
10、与入射光的波长相比（ ）A.d B.dD.d与的数值相近（2）光在通过胶体时发生了（ ）A.散射B.折射C.干涉D.全反射9.照相机上涂有增透膜，关于增透膜的说法正确的是（ ）A.增透膜厚度为绿光在真空中波长的1/4B.增透膜对各种色光的增透效果相同C.增透膜看上去呈淡紫色是因为在反射中红光和紫光成分多D.增透膜前后两个表面反射的绿光恰好相互减弱10.用卡尺观察单缝衍射现象，把缝宽由0.2mm逐渐调到0.8mm看到的现象是（ ） A衍射条纹的间距变大，衍射现象越来越明显B亮度增强，但条数减少C衍射条纹的间距不变，只是亮度增强：S1QPS2图15-3D衍射条纹的条数减少，衍射现象越来越不明显11
11、.在某次双缝干涉实验中，如图15-3所示 Q处是中央亮条纹P往上数的第二条暗纹，已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是9X107m，则实验所用的单色光的频率是_Hz，第二条亮纹到双缝的路程差为_m,若第二条暗纹与第二条亮纹间距0.6cm,双缝间距0.05mm,则双缝屏到像屏距离为_。S图15-412.如图15-4所示，把焦距为f的凸透镜切成上.下两半，沿主光轴拉开距离为f，单色点光源S置于主轴上距左侧的半个透镜为f处，此装置可演示光的干涉现象，作出光路图，并用平行斜线表出点光源S经上.下两个半凸透镜后，两光束发生干涉区域。专题二 光的电磁说 光的偏振和激光考点分析 一、本专题考点 红
12、外线、紫外线、x射线、射线以及它们的应用，光的电磁本性，电磁波谱，光的偏振现象、激光的特性及应用均属于类要求。二、理解和掌握内容1.光的电磁说：麦克斯韦根据他对电磁理论的研究，提出了光是一种电磁波，因为电磁场本身就是物质，因此光的传播不需要介质。赫兹通过实验证实了麦克斯韦的光的电磁理论是正确的。2.电磁波的主要作用和产生机理名称特性无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线自由电子受激外层电子受激内层电子受激原子核 受激频率同介质中的速度介质折射率热作用感光作用波动性粒子性产生机理小-大大-小小-大强-弱弱-强强-弱弱-强例题精析例题1 .不同电磁波产生机理不一定相同，在下列四组电磁波中产
13、生机理相同的是( )A.红外线.紫外线.可见光 B.微波.X射线.射线C.无线电波.微波.红外线D.红外线.紫外线.伦琴射线解析：本题功能是考查各种电磁波产生的机理。各种不同电磁波产生机理不同，无线电波是自由电子在振荡电路中周期性运动产生的，红外线.可见光.紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的，伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生，射线是原子核受到激发后产生的，答案A。思考拓宽：上述四组电磁波中，属于原子受激后产生的是哪些？答案：A.D例题2.夜间行车时，迎面开来的车灯的眩光常使司机看不清路面，容易发生事故，如果在两辆汽车的车灯上和司机座席前的窗玻璃上各安一块偏振片，它的透振方面只要均与水平面方向成角，就可不受对面车灯眩光的影响并能看清自己车灯照亮的路面。解析：均与水平方向成45度角，这样能使对面来车的灯的偏振光的振动方向与车窗上的偏振片的透振方向垂直，可不受对面车灯光的影响。而司机本车灯的偏振光的振动方向与本车窗上的偏振片透振光方向一致，就可看清自己车灯照亮的路面。能力提升I.知识与技能1.下列四种波中，最难观察到衍射现象的是哪一种波 ( )A.无线电波 B.可见光 C.紫外线 D.射线2.按红外线.紫外线.伦琴射线.射线的顺序进行比较 ( )A.穿透能力由大到小 B.衍射能力由大到小C.粒子性由大到小 D.波动性由大到小3.无线电波是由_
