《2019版高考物理一轮复习第十六章光与电磁波相对论简介第2讲光的波动性学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理一轮复习第十六章光与电磁波相对论简介第2讲光的波动性学案（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第2 2讲讲 光的波动性光的波动性板块一 主干梳理夯实基础【知识点1】 光的干涉 1条件和方法(1)两列光的频率相同，相位差恒定，才能产生稳定的干涉现象。(2)将同一列光分为两列光，可以获得相干光源。双缝干涉和薄膜干涉都是用此种方法获得相干光源。2双缝干涉(1)原理如图所示。(2)明、暗条纹的条件单色光a光的路程差r2r1k(k0,1,2)光屏上出现明条纹。b光的路程差r2r1(2k1)(k0,1,2)光屏上出现暗条纹。 2白光：光屏上出现彩色条纹。(3)条纹间距公式：x。l d3薄膜干涉(1)原理：薄膜厚度上薄下厚，入射光在薄膜的同一位置的来自前后两个面的反射光路程差不同，叠加后出现明暗
2、相间的条纹。(2)应用增透膜。利用光的干涉检查工件平整度。(3)图样特点：同双缝干涉，同一条明(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。【知识点2】 光的衍射 1发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。2衍射条纹的特点(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。【
3、知识点3】 光的偏振现象 21偏振横波在垂直于传播方向的平面上，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。【知识点4】 实验：用双缝干涉测光的波长1实验目的(1)观察双缝干涉图样，掌握实验方法。(2)测定单色光的波长。2实验原理相邻两条明条纹间距x与入射光波长，双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为：x。l d3实验器材光具座、光源、学生电源、
4、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。4实验步骤(1)安装仪器。将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上。接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光。调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。(2)观察记录与数据处理。调单缝与双缝间距为510 cm时，观察白光的干涉条纹。在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条明条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条明条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2，则相邻两条纹间的
5、距离x。|a1a2| n1用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式 x计算波长。d l换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，测量相应色光的波长。5注意事项(1)注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。3(3)调节测量头时，应使分划板中心刻度线和条纹的中心对齐，记录此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下这时手轮的读数，两次读数之差就表示这两个条纹间的距离。(4)不要直接测量相邻两条纹的间距x，测量间隔若干个条纹的间距，计算得到相邻两条纹的平均间距x，这样可以减小
6、误差。(5)观察白光的干涉，看到的是彩色条纹，中央为白色亮条纹。板块二 考点细研悟法培优 考点1光的干涉、衍射对比分析1单缝衍射与双缝干涉的比较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1 (多选)如图所示，甲、乙为单色光通过狭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( )4A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(1)从条纹的宽度和间距上如何区别双缝干涉和单缝衍射？提
7、示：双缝干涉：条纹宽度相等，相邻条纹间距也相等。单缝衍射：条纹宽度不等，中央最宽，相邻条纹间距也不等。(2)干涉条纹和衍射条纹的宽度与波长有何关系？提示：波长越长，产生的干涉条纹和衍射条纹越宽。尝试解答 选AB。干涉条纹的特点是条纹宽度相等，且相邻条纹等间距，故乙图为干涉条纹，B正确。衍射条纹的特点是条纹宽度不等，中央最宽且各相邻条纹间距不等，故甲图为衍射条纹，A正确，C、D都错误。总结升华区分光的干涉和衍射(1)白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但其光学本质不同。(2)区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可以从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分。(多选)下列说法正
8、确的是( )跟踪训练A用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理B紫外线比红外线更容易发生衍射现象C其他条件相同，经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大D光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的E光的偏振现象说明光是一种横波答案 ACE解析 光导纤维传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，A正确。紫外线比红外线的波长更短，更不容易发生衍射现象，B错误。其他条件相同，经同一双缝所得的干涉条纹，波长越长条纹越宽，红光的波长比绿光的波长长，因此红光比绿光的条纹宽度大，C正确。折射、衍射、干涉都可以引起光的色散现象，D错误。偏振是横波所特有的，光的偏振说明光是一种横波，E正确。考点
9、2光的双缝干涉深化理解1双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻明条纹或两相邻暗条纹间距离与波长成正比，即x。l d2用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。例2 5如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2的距离之差为2.1106 m，已知A光在折射率为n1.5的介质中的波长为4107 m，B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37，分别用A、B两种单色光在空气中用此装置做双缝干涉实验，问P点是明条纹还是暗条纹？若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。(1)如何
10、判定P点是明条纹还是暗条纹？提示：光程差是半波长的奇数倍时是暗条纹，是偶数倍时是明条纹。(2)如何判定是干涉还是衍射？提示：双缝是干涉，单缝是衍射。尝试解答 暗条纹_明条纹_仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两侧明条纹逐渐变窄、变暗，相邻两条明条纹或暗条纹间距逐渐减小。设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n 得，n，则1n26107 c v1 2m。又光的路程差2.1106 m，N13.5，即从S1和S2到P点的光的路程差是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹。用B光作光源，根 1据临界角与折射率的关系sinC ，得n ，由此可知，B光在空气中的波长2n介5.251 n1 sin
11、375 3107 m，N24，P点为明条纹。若用A光照射时，把其中一条缝遮住，光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央 2条纹最宽、最亮，两侧条纹逐渐变窄、变暗，相邻两条明条纹或暗条纹间距逐渐减小。总结升华双缝干涉中明暗条纹的分析步骤和应注意的问题(1)一般解题步骤由题设情况依真n介，求得光在真空(或空气)中的波长。由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹。根据明条纹的判断式xk(k0,1,2，)或暗条纹的判断式x(2k1)(k0,1,2，)判断出k的 2取值，从而判断条纹数。(2)应注意的问题真n介可以根据c真，v介，n 三个式子推导得到。c v6两列光发生干涉的条件是两列光的频
12、率相同，振动方向相同，相位差恒定。相干光的获得方法。a将一束光分成两束而获得，此法称为分光法。b利用激光。2018嘉峪关校级模拟用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d0.1 跟踪训练mm，双缝到屏的距离l6.0 m，测得屏上干涉条纹中明纹的间距是3.8 cm，则氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是 的水中，这时屏上的明条纹间4 3距是多少？答案 6.3107 m 2.85102 m解析 根据x，解得红光的波长为：l d x3.8102 m6.3107 m。d l0.1 103 6红光在水中的波长：v c n n所以x2.85102 ml dx n故这时屏上
13、的明条纹间距是2.85102 m。考点3薄膜干涉现象深化理解1如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。2光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，相互叠加，发生干涉。3原理分析(1)单色光在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差x等于波长的整数倍，xn(n1,2,3)，薄膜上出现明条纹。在Q处，两列反射回来的光波的路程差x等于半波长的奇数倍，x(2n1)(n0,1,2,3)，薄膜上 2出现暗条纹。(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹。4薄膜干涉的应用干涉法检查平面平整度，如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是7平
14、整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若干涉条纹发生弯曲，则被检平面不平整。例3 (多选)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( )A干涉条纹是光在空气劈尖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(1)薄膜干涉的相干光源是什么？提示：薄膜前后表面的反射光。(2)观察薄膜干涉的条纹时应在膜的哪侧？提示：在入射光的同侧观看。尝试解答
15、 选AC。根据薄膜干涉的产生原理，题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，形成明条纹，所以A正确，B错误。条纹的位置与空气劈尖膜的厚度对应，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，C正确。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，D错误。总结升华薄膜干涉现象的应用增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。用干涉法检查平面：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是平整的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图丙所示。(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指如图甲所示由左向右的顺序位置上。)8跟踪训练用如图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，在灯芯上撒一些食盐，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( )A当金属丝圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30B
