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1、第二节光的波动性 一 光的干涉1 定义 在两列光波的叠加区域 某些区域的光被 出现亮纹 某些区域的光被 出现暗纹 且 和 互相间隔的现象叫做光的干涉现象 加强 减弱 加强 减弱 2 条件 两列光的 且具有恒定的相位差 才能产生稳定的干涉现象 3 双缝干涉 由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 的相干光波 频率相等 频率相等 屏上某点到双缝的路程差是 处出现亮条纹 路程差是半波长的 处出现暗条纹 相邻的明条纹 或暗条纹 之间距离 x与波长 双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为 波长的整数倍 奇数倍 4 薄膜干涉 利用薄膜 如肥皂液薄膜 反射的光相遇而形成的 图样中同一条亮 或暗 条纹上所
2、对应薄膜厚度 前后表面 相同 二 光的衍射1 光的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 光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 或者跟光波波长 时 光才能发生明显的衍射现象 小 相差不多 3 衍射图样 1 单缝衍射 中央为亮条纹 向两侧有明暗相间的条纹 但间距和亮度不同 白光衍射时 中央仍为白光 最靠近中央的是 光 最远离中央的是 光 紫 红 2 圆孔衍射 明暗相间的不等距圆环 3 泊松亮斑 光照射到一个半径很小的圆板后 在圆板的阴影中心出现的 斑 这是光能发生衍射的有力证据之一 亮 三 光的偏振1 偏振光 在跟光传播方向垂直的平面内
3、光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光 光的偏振现象证明光是 填 横波 或 纵波 横波 2 自然光 太阳 电灯等普通光源发出的光 包括在垂直于传播方向上沿 振动的光 而且沿各个方向振动的光波的 都相同 这种光叫做自然光 各个方向 强度 3 偏振光的产生自然光通过起偏器 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 叫做 第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光 叫做 起偏器 检偏器 四 激光的特性及应用1 特性 1 激光是一种人工产生的相干光 2 激光的平行度非常好 3 激光的亮度高 2 应用 1 产生明显的干涉图像 频率单一 相干性好 2 利用激光通
4、过光导纤维实现通讯 平行性好 3 激光雷达测距测速 平行度好 结合多普勒效应 4 VCD CD唱机 电脑光驱 平行度好 5 医学上 激光刀 光强度大 6 受控核聚变 光强大 能量集中 一 光的干涉1 双缝干涉 1 明暗条纹的条件 S1 S2是频率 相位和振动方向都相同的波源 屏上一点P到双缝的距离 r满足 r2 r1 n n 0 1 2 P点为明条纹 图2 2 1 3 条纹特点 单色光 明暗相间 等间距的条纹 条纹间距与波长成正比 白光 中央明条纹 两侧出现彩色条纹 2 薄膜干涉 1 如图2 2 2所示 竖直的肥皂薄膜 由于重力的作用 形成上薄下厚的楔形 图2 2 2 2 光照射到薄膜上时 在
5、膜的前表面AA 和后表面BB 分别反射出来 形成两列频率相同的光波 并且叠加 两列光波同向叠加 出现明纹 反向叠加 出现暗纹 3 条纹特点 单色光 明暗相间的水平条纹 白光 彩色水平条纹 3 应用 1 干涉法检查平面如图2 2 3所示 检查精密零件的表面质量 将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片 使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气膜 单色光从上面照射 入射光在空气层的上 下表面反射出两列光波叠加情况 从反射光中看到干涉条纹 根据干涉条纹的形状 来确定工件表面情况 图2 2 3 2 镜片增透膜在光学元件 透镜 棱镜 的表面涂一层薄膜 当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的
6、4时 在薄膜的两个面上的反射光的路程差恰好等于 2 因而相互抵消 达到减小反射光 增大透射光强度的作用 即时应用1 光在科学技术 生产和生活中有着广泛的应用 下列说法正确的是 A 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 解析 选D 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的薄膜干涉现象 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象 色散现象 在光导纤维内传送图像是利用了光的全反射现象 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
7、 综上可知 D正确 A B C错 二 光的干涉和衍射的对比1 衍射与干涉的比较 2 光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加 从本质上看 干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理 都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波 在屏上叠加形成的单缝衍射现象 即时应用2 2012 福建龙岩调研 如图2 2 4所示 a b c d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样 分析各图样的特点可以得出的正确结论是 图2 2 4 A a b是光的干涉图样B c d是光的干涉图样C 形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D 形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短 2012 南京模拟 用某一
8、单色光做双缝干涉实验时 已知双缝间距离为0 25mm 在距离双缝为1 2m处的光屏上 测得5条亮纹间的距离为7 5mm 1 求这种单色光的波长 2 若用这种单色光照射到增透膜上 已知增透膜对这种光的折射率为1 3 则增透膜的厚度应取多少 答案 1 3 9 10 7m 2 7 5 10 8m 2012 天津模拟 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细 如图2 2 5所示 观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化 A 这里应用的是光的衍射现象B 这里应用的是光的干涉现象C 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变粗D 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变细 图2 2 5 解析 本题为光的衍
9、射现象在工业生产中的实际应用 考查光的衍射现象 若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小 衍射现象较明显 通过观察屏上条纹的变化情况 从而监测抽制的丝的情况 故选AD 答案 AD 奶粉的碳水化合物 糖 的含量是一个重要指标 可以用 旋光法 来测量糖溶液的浓度 从而鉴定含糖量 偏振光通过糖的水溶液后 偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度 这一角度 称为 旋光度 的值只与糖溶液的浓度有关 将 的测量值与标准值相比较 就能确定被测样品的含糖量了 如图2 2 6所示 S是自然光源 A B是偏振片 转动B 使到达O处的光最强 然后将被测样品P置于A B之间 图2 2 6 1 偏振片A的作用是什
10、么 2 偏振现象证明了光是一种 3 以下说法中正确的是 A 到达O处光的强度会明显减弱B 到达O处光的强度不会明显减弱C 将偏振片B转动一个角度 使得O处光强度最大 偏振片B转过的角度等于 D 将偏振片A转动一个角度 使得O处光强度最大 偏振片A转过的角度等于 解析 1 自然光源发出的光不是偏振光 但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光 因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光 2 偏振现象证明了光是一种横波 3 因为A B的透振方向一致 故A B间不放糖溶液时 自然光通过偏振片A后变成偏振光 通过B后到O 当在A B间加上糖溶液时 由于溶液的旋光作用 使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度 使通过B到达O的光的强度不是最大 但当B转过一个角度 恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时 O处光强又为最强 故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度 若偏振片B不动而将A旋转一个角度 再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致 则A转过的角度也为 故选项A C D正确 答案 见解析 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
