第3课时--光的本性（整理）

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1、学 海 无 涯 第三课时光的本性第三课时光的本性 第一关 基础关展望高考第一关 基础关展望高考 基 础 知 识 一 光的干涉 知识讲解 1 光的干涉现象 1 光的干涉 在两列光波的叠加区域 某些区域的光被加强 出现亮纹 某些区域的光 被减弱 出现暗纹 且加强区域和减弱区域互相间隔的现象叫做光的干涉现象 2 干涉的条件 两列频率相同 振动情况完全相同的光相遇 2 常见的典型的干涉现象 1 双缝干涉 产生明暗条纹的条件 双缝处光振动情况完全相同 光屏上某点与两个狭缝的路程差 是光波波长的整数倍处出现明条纹 与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹 条纹的特点 相邻明条纹 或暗条纹 的间距相等

2、 且 x l d 其中 为波长 d 为双 缝间距 l 为缝到屏的距离 实验装置不变的条件下 红光干涉条纹的间距最大 紫光的干涉 条纹间距最小 若换用白光 在屏上得到彩色条纹 且中央为白色 2 薄膜干涉及其图样特点 薄膜干涉 利用薄膜 如肥皂膜 上下两表面的反射光波相遇而形成的干涉 图样特点 同一条亮 或暗 条纹对应薄膜厚度相等 单色光在肥皂膜上 上薄下厚 形 成水平状的明暗相间的条纹 白光入射时形成彩色条纹 活学活用 1 如图所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 在两者之间形成厚度不均匀的空气 膜 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上 结果在上方观察到如图所示的同心内疏外密 的圆环状干涉条纹

3、 称为牛顿环 以下说法正确的是 学 海 无 涯 A 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 解析 薄膜干涉中的 薄膜 指的是两个玻璃面之间所夹的空气膜 故选项 A 是正确的 B 是错误的 两列波的路程差满足一定的条件 如两列波的路程差是半波长的偶数倍 形成明条 纹 如两列波的路程差是半波长的奇数倍 形成暗条纹 明暗条纹间的距离由薄膜的厚度决定 膜厚度不是均匀变化的 则干涉条纹不等距 故选项 C 是正确的 答

4、案 AC 二 光的衍射 知识讲解 1 衍射现象 光在遇到障碍物时 偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射 2 发生明显衍射现象的条件 当孔或障碍物的尺寸比光波波 长小 或者跟波长差不多时 光才能发生明显的衍射现 象 3 三种不同的衍射现象 小孔衍射 取一个不透光的屏 在屏中间开一个较大的圆孔 用点光源照射时 在像屏上就出现一个 光斑 这是光沿直线传播的结果 圆孔小一些 可以看到像屏上的光斑也随着减小 但是当圆 孔很小时 直径小于 0 1 mm 时 像屏上的光斑不仅不减小 反而成为一些明暗相间的圆环 这 些圆环的面积 远远超过了光按直线传播所能照到的范围 就是说光绕到小孔以外的区域中

5、 去了 这就是光通过小孔产生的衍射现象 说明 a 单色光照射时 中央为亮圆 外面是亮度越来越暗的亮环 b 白光照射时 中央亮 圆为白色 周围是彩色圆环 单缝衍射 当狭缝很窄时 光通过狭缝后就明显地偏离了直线传播方向 像屏上被照亮的范围变宽 并且出现了明暗相间的条纹 这就是单缝衍射 说明 a 在衍射现象中 中央亮条纹与两边的亮条纹相比有明显的不同 中央亮纹不仅亮 度大 宽度也大 b 用白光照射单缝时 中间是白色亮条纹 两边是彩色条纹 其中最靠近中央的色光是紫 光 最远离中央的是红光 泊松亮斑 把一个小圆盘状物体放在光束上 在距这个圆盘一定距离的像屏上 圆盘的影的中心会 学 海 无 涯 出现一个亮

6、斑 活学活用 2 下图中 A B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象 其中图 A 是光的 填 干涉 或 衍射 的图象 由此可以判断出图 A 所对应的圆孔的孔径 填 大于 或 小于 图 B 所对应的圆孔的孔径 解析 图 A 是单色光射到小圆孔而形成的光的衍射图象 图 B 是光射到较大的圆孔 由于 光沿直线传播而形成的圆形光斑 只有在光的波长比障碍物小得多的情况下 光才可看做是 直进的 在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小的时候 衍射现象就十 分明显了 因此 A 对应圆孔的孔径小于 B 对应圆孔的孔径 答案 衍射 小于 三 光的电磁说 知识讲解 1 光的电磁本性 麦克斯韦认

7、为光是一种电磁波 赫兹用实验证实了这一学说 2 电磁波谱 1 电磁波按波长由大到小的顺序为 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线 2 不同电磁波产生的机理不同 无线电波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生 红外线 可见光 紫外线由原子的外层电子受激后产生 伦琴射线 X 射线 由原子的内层电 子受激后产生 射线是原子核受激发后产生的 3 不同电磁波的特性不同 无线电波易发生干涉和衍射 红外线有显著的热作用 可 见光可引起视觉作用 紫外线有显著的化学作用 伦琴射线的穿透作用很大 射线的穿透 作用更强 活学活用 3 CT 的扫描部分主要由 X 射线管和检测器组成 X 射线贯穿人体各部分后

8、 为检测器所 接收 检测器接收到射线的强弱决定于人体截面的组织密度 检测器所测得的不同强度信号 经电子计算机处理后转换成图像 可在荧光屏上显示出来 也可用胶片拍摄出来 来源 学 学 海 无 涯 科 网 Z X X K 综上所述 回答下列 1 2 题 1 发现 X 射线的科学家是 A 贝克勒耳 B 玛丽 居里 C 伦琴 D 卢瑟福 解析 根据物理学史可以知道发现 X 射线的科学家是伦琴 答案 C 2 用 CT 诊断是利用 X 射线的 A 电离能力 B 穿透能力 C 速度大 D 能使胶片感光 解析 根据 X 射线的特点可知 CT 主要是应用了 X 射线的穿透能力 答案 B 四 光的偏振 知识讲解

9、1 光的偏振 1 偏振 横波只沿某一特定的方向振动 称为波的偏振 2 偏振光 在垂直于光波传播方向的平面内 只沿某一个特定方向上振动的光 2 对光的偏振现象的理解 1 偏振光的产生方式 自然光通过起偏器 通过两个共轴的偏振片观察自然光 第一个偏振片的作用是把自 然光变成偏振光叫起偏器 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光 叫检偏器 自然光射到两种介质的交界面上 如果光入射的方向合适 使反射光和折射光之间的 夹角恰好是 90 时 反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向相互垂直 2 偏振光的理论意义及应用 理论意义 光的干涉和衍射现象充分说明了光是波 但不能确定光波是横波还是纵波 光的偏振现象说明

10、光波是横波 应用 照相机镜头 立体电影 消除车灯眩光等 活学活用 4 在拍摄日落水面下的景物时 应在照相机镜头前装一个偏振片 其目的是 学 海 无 涯 A 减弱反射光 从而使景物的像清晰 B 增强反射光 从而使景物的像清晰 C 增强透射光 从而使景物的像清晰 D 减弱透射光 从而使景物的像清晰 解析 由于反射光的干扰 景物的像常常比较模糊 装上偏振片的目的是减弱反射光 使 透振方向与反射光的振动方向垂直 但不能增强透射光 答案 A 第二关 技法关解读高考 解 题 技 法 一 光的干涉和衍射的比较分析 技法讲解 光的干涉和光的衍射的比较分析 1 双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果 只是干涉条纹是

11、有限的几束光的叠加 而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加 在双缝干涉实验中 光在通过其中三个狭缝时 都发生了衍射而形成三个线光源 所以 一般现象中既有干涉又有衍射 2 单缝衍射时 照射光的波长越长 中央亮纹越宽 所以衍射和干涉都能使白光发 生色散现象 且中央白光的边缘均呈红色 3 干涉和衍射的图样有相似之处 都是明暗相间的条纹 只是干涉条纹中条纹宽度 和 亮纹亮度基本相同 衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等 中央亮纹最宽最亮 典例剖析 例 1 如图所示 甲 乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样 下列判断 正确的是 A 甲为单缝衍射的图样 B 乙为双缝干涉的图样 来源 学 科 网 学

12、 海 无 涯 C 甲为双缝干涉的图样 D 乙为单缝衍射的图样 解析 双缝干涉图样的条纹间隔是均匀的 单缝衍射的条纹是中间宽 两侧逐渐变窄 由此可见 选项 A B 正确 来源 学科网 ZXXK 这类题目要求掌握干涉 衍射图样的差别 条纹宽度 亮度的差别 还要掌握不同色 光的干涉 衍射图样的不同 并知道造成这种不同的根本原因 答案 AB 二 干涉现象中亮 暗条纹的判断 技法讲解 干涉现象中亮 暗条纹的判断 1 明确亮条纹的产生条件是 l n n 0 1 2 3 2 明确暗条纹的产生条件是 l 2n 1 2 n 0 1 2 3 3 计算出题中所给的光程差为多少倍的波长 4 根据亮 暗条纹产生的条件判

13、断该点为亮条纹还是暗条纹 典例剖析 例 2 在双缝干涉实验中 若照射光的波长是 600 nm 从双缝 S1和 S2照射到屏上的 P 点 和 Q 点的光程差分别为 l 1200 nm 和 l 1500 nm 如图所示 则屏上 P 点是 条 纹 Q 点是 条纹 解析 因为光的波长为 600 nm 而 l 1200 nm 2 符合亮条纹的产生条件 故 P 点是亮条纹 因为 l 1500 nm 5 2 符合暗条纹的产生条件 故 Q 点是暗条纹 答案 明 暗 三 双缝干涉中条纹间距和位置的判断方法 技法讲解 双缝干涉中条纹间距和位置的判断方法 学 海 无 涯 1 影响条纹间距的因素 相邻亮纹或相邻暗纹的

14、间距是 x 与双缝到屏的距离 L 成 正比 与两狭缝之间的距离 d 成反比 与光的波长 成正比 即 x L d 2 中央位置是亮纹还是暗纹的条件 双缝到光屏中央距离相等 光程差为零 如果 两光源振动完全一致 中央一定是亮纹 如果两光源振动正好相反 则中央为暗纹 综合以上两点可知 1 为了观察到清晰的干涉图样 必须使双缝距离 d 小到与波长相 当 且使 Ld 2 同样条件下 红光的干涉条纹间距最大 紫光最小 这就是白光干涉 条纹中央为白光 两边出现彩色光带的原因 典例剖析 例 3 如图所示是双缝干涉实验装置 使用波长为 600 nm 的橙色光源照射单缝 S 在光 屏中央 P 处观察到亮条纹 在位

15、于 P 点上方的 P1点出现第一条亮纹中心 即 P1到 S1 S2的 光程差为一个波长 现换用波长为 400 nm 的紫光源照射单缝 则 A P 和 P1仍为亮点 B P 为亮点 P1为暗点 C P 为暗点 P1为亮点 D P P1均为暗点 解析 从单缝 S 射出的光波被 S1 S2两缝分成的两束光为相干光 由题意 屏中央 P 点 到 S1 S2距离相等 即由 S1 S2分别射出的光到 P 点的路程差为零 因此是亮纹中心 因而 无论入射光是什么颜色的光 波长多大 P 点都是中央亮纹的中心 而 P1点到 S1 S2的光程差刚好是橙光的一个波长 即 P1S1 P1S2 600 nm 橙 则两列光波

16、到达 P1点振动情况完全一致 振动得到加强 因 此 出现亮条纹 当换用波长为 400 nm 的紫光时 P1S1 P1S2 600 nm 3 2 400 nm 3 紫 2 则两列 光波到达 P1点时振动情况完全相反 即由 S1 S2射出的光波到达 P1点时就相互削弱 因此 出现暗条纹 综上所述 选项 B 正确 答案 B 四 电磁波谱及其应用 学 海 无 涯 技法讲解 电磁波谱及其应用 1 阴极射线是高速电子流 X 射线是一种电磁波 2 X 射线和 射线的频率范围有重叠区域 无线电波和红外线的频率范围也有重叠 区域 3 红外线 紫外线 X 射线比较表 典例剖析 例 4 关于电磁波谱 下列说法中正确的是 学 海 无 涯 A 红外线比红光波长长 它的热作用很强 B X 射线就是伦琴射线 C 阴极射线是一种频率极高的电磁波 D 紫外线的波长比伦琴射线长 它的显著作用是荧光作用 解析 本题主要考查了电磁波的产生机制和特性 在电磁波谱中 红外线的波长比可见 光长 而红光属于可见光 故选项 A 正确 阴极射线与电磁波有着本质不同 电磁波在电场 磁场中不偏转 而阴极射线在电场 磁场中会偏转 电磁波在真空