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1、第 4 课时光的干涉、衍射和偏振考纲解读 解偏振在日常生活中的应用考点一光的双缝干涉现象1产生条件两列光的频率相同，振动方向 相同，且具有恒定的相位差，才能 产生稳定的干涉图样2杨氏双缝干涉(1)原理图如图 1 所示图 1(2)亮、暗条纹的条件单色光：形成明暗相间的条纹，中央 为亮条纹a光的路程差 rr 2r 1k0,1,2) ，光屏上出现亮条纹b光的路程差 rr 2r 1(2k1) (k0,1,2)，光屏上出现暗条纹2白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条 纹是白色(填写颜色)条纹间距公式：x 如图 2 所示，在双缝干涉实验中，S 1 和 双缝，P 是光屏上的一点，已知 P 点与 2 距离之差
2、为 06 m，分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问 2(1)已知 A 光在折射率为 介质中波长为 4107 m；(2)已知 B 光在某种介质中波长为 07 m，当 B 光从这种介质射向空气时，临界角为37；(3)若让 A 光照射 光照射 分析光屏上能观察到的现象解析(1)设 1，在介 质中波长为 2，由 n ，得12110 7 m610 7 r0 6 m，可知 0 6 0 7 2到 1的 ，所以 2)根据临界角与折射率的关系 得 n 1n 17 53由此可知，B 光在空气中波长 3为：3 07 m0 7 3的关系为：N 2 40 6 0 7 点为亮条纹(3)若让 光分别照射 2
3、，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光答案(1)暗条纹(2) 亮条纹(3) 见解析变式题组1杨氏双缝干涉实验的理解 关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是 ()A单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案单缝的作用是获得一束 细光，故 A 错误；双缝的作用是将一束光分成两束完全相同的光，B 正确；屏上出现暗条纹处距两狭缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故 C 错误；单色光的频率越高，波长越短，根据 xl/d，相 邻条纹的间距越
4、小，条纹越窄，故 D 错误2双缝干涉条件的应用在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点 P 的距离之差为 m，若分别用频率为 0 14 0 14单色光垂直照射双缝，试分析判断点 别为第几条亮条纹或暗条纹？答案见解析解析 如图所示，双缝 2到光屏上任一点 rS 2当 2和 2发出的光在点 谷) ，则 波峰)，这样由 2发出的光在点 率为 m0 6 m 014频率为 m0 6 m 014可见 1，232可见，用单色光频率为 为第一条亮条纹；用单色光频率为 P 处出现暗条纹，且为第二条暗条纹考点二薄膜干涉现象1薄膜干涉现象如图 3 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 32薄膜干涉原理
5、分析(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗) 条纹对应的薄膜的 厚度相等 单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜 时形成彩色条纹3薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图 4 所示，两板之 间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等 间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发 生弯曲图 4例 2 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图 5 所示这时可以看到明暗相间的条纹下面关于条纹的说法中正确的是()图
6、 5A干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析根据薄膜干涉的产生原理，上述 现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以 A 项对， B 项错因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时， 应在入射光的同一侧，故 D 项错误条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移 时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故 C 项正确答案薄膜干涉的应用光热转换是
7、将太阳能转换为其他物质内能的过程，太阳能热水器如图6 所示，就是一种光热转换装置，它的主要转化器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转化成水的内能真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是()图 6A光的直线传播 B光的粒子性C光的干涉 D光的衍射答案空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的干涉的原理，故选项 C 正确4薄膜干涉的应用劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图 7 甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：图
8、7(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()A变疏 B变密 C不变 D消失答案图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A 正确5. 薄膜干涉原理的应用用如图 8 所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些食盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()图 8A当金属丝圈旋转 30时，干涉条纹同方向旋转 30B当金属丝圈旋
9、转 45时，干涉条纹同方向旋转 90C当金属丝圈旋转 60时，干涉条纹同方向旋转 30D干涉条纹保持原来状态不变答案在转动金属丝圈的过程中，由于肥皂液薄膜的厚度不 变，故反射形成的光的路程差不会发 生变化，故 产生的干涉条纹仍保持原来状态不变考点三光的干涉和衍射的比较1衍射与干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射 双缝干涉条纹宽度 条纹宽度不等，中央最 宽 条纹宽度相等条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距不同点亮度情况 中央条纹最亮，两 边变暗 条纹 清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹注意 射和光的色散都可出 现彩色条纹，但光学
10、本质不同2区分干涉和衍射，关键是理解其本质， 实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分2干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本 质上 讲，衍射条 纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理在衍射现象中，可以 认为从单缝通过 两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹例 3 如图 9 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选项中说法正确的是()图 9A甲为单缝衍射的图样 B乙为双缝干涉的图样C甲为双缝干涉的图样 D乙为单缝衍射的图样解析干涉图样是等间距的，衍射 图象是中间宽两边窄的答案衍射条件的应用让太阳光垂直照射一块遮光板，
11、板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案孔足够大时，由于光的直 线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相 间的衍射条纹，最后随孔的闭合而全部消失，所以只有 衍射条件的应用抽制高强度纤维细丝可用激光监控
12、其粗细，如图 10 所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是()图 10A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，表明抽制的丝变细答案由于是激光束越过细丝 即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条 纹间距就大， A、D 对8干涉条件的应用在杨氏双缝干涉实验中，如果()A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C用红光照射一条狭缝，用紫光
13、照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹答案光作为光源，屏上将呈 现彩色条纹， A 错；红光的双缝干涉图样为红黑相间，故 光和紫光频率不同，不能 产生干涉图样， C 错；遮住一条狭缝时，紫光将发生单缝衍射，形成衍射图样，各相邻条纹间距不等，D 错考点四光的偏振现象1偏振：光波只沿某一特定的方向的振动2自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光3偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光光的偏振证明光是横波自然光通过偏振片后，就得到了偏振光4偏振光的理论意义及应用(1)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了光波是横波(2)应用：照相机镜头、立体 电影、消除车灯眩光等例 4 如图 11 所示，电灯 S 发出的光先后经过偏振片 A 和 B，人眼在 P 处迎着入射光方向，看不
