《（讲练测）高考物理一轮复习专题53光的干涉、衍射和偏振现象（讲）（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（讲练测）高考物理一轮复习专题53光的干涉、衍射和偏振现象（讲）（含解析）（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专项53 光的干涉、衍射和偏振现象（讲）本章考察的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中档偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考察复习时应注意理解振动过程中答复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出对的的光路图；光和相对论部分，以考察基本概念及对规律的简朴理解为主，不可忽视任何一种知识点1理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中浮现明暗条纹的条件
2、2理解光的衍射现象，懂得发生明显衍射的条件3懂得光的偏振现象，理解偏振在平常生活中的应用1光的干涉（1）定义两列频率相似、振动状况相似的光波相叠加，某些区域浮现振动加强，某些区域浮现振动削弱，并且加强区域和削弱区域总是互相间隔的现象叫光的干涉现象（2）相干条件只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象相干光源是指频率相似、相位相似（振动状况相似）的两列光波2双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上浮现明暗相间的条纹白光的双缝干涉的条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为3薄膜干涉：运用薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光相遇而形成的图样中同一条亮（或暗）条
3、纹上所相应的薄膜厚度相似4光的衍射（1）定义光离开直线途径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样（2）发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显（3）衍射图样单缝衍射a单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性b白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最接近中央的是紫光，远离中央的是红光圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远远超过孔的直线照明的面积圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑5光的偏振（1）偏振：光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振（2
4、）自然光：太阳、电灯等一般光源发出的光，涉及着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，并且沿各个方向振动的光波的强度都相似，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，叫做偏振光光的偏振证明光是横波自然光通过偏振片后，就得到了偏振光考点一光的干涉现象的理解1、光的双缝干涉现象的理解（1）光可以发生干涉的条件：两光的频率相似，振动步调相似（2）双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即（3）用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹2、薄膜干涉现象的理解（1）如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，
5、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，形成两列频率相似的光波，并且叠加（3）原理分析单色光在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍rn（n1，2，3），薄膜上浮现明条纹在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍r（2n1）（n0，1，2，3），薄膜上浮现暗条纹白光：薄膜上浮现水平彩色条纹（4）薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观测到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲重点归纳1、两束振动状况相似的
6、光源产生的光互相叠加时：（1）浮现明条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于波长的整数倍或半波长的偶数倍，即|PS1PS2|k2k（k0，1，2，3）当k0时，即PS1PS2，此时P点处的明条纹叫做中央亮条纹（2）浮现暗条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于半波长的奇数倍，即|PS1PS2|（2k1）（k0，1，2，3）典型案例如图所示，两束不同的单色光P和Q射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知： （ ）AQ光穿过玻璃砖所需的时间比P光短BP光的波长比Q光的波长小CP、Q两束光以相似的入射角从水中射向空气，若Q光能发生全反射，则P
7、光也一定能能发生全反射D如果让P、Q两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比Q光的大【答案】D【名师点睛】解决本题的核心是通过光路图比较出折射率的大小，要掌握折射率与光速、波长的关系，懂得折射率越大，相应的光的频率越大。针对练习1有关薄膜干涉实验，下列说法对的的： （ ）A薄膜内的反射光线和折射光线互相叠加产生B入射到薄膜的光线和从薄膜反射回来的光线互相叠加产生C同一束光线经薄膜前后两表面反射回来的光线互相叠加产生D明条纹是波峰和波峰叠加而成，暗条纹是波谷和波谷叠加而成【答案】C【解析】 由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反
8、射形成的两列光波的叠加，故AB错误，C对的；当从肥皂膜前后表面反射的光程差等于半波长奇数倍时，振动削弱，形成暗条纹，而光程差等于半波长偶数倍时，振动加强，形成明条纹，则波谷和波谷叠加，也是明条纹，故D错误。【名师点睛】解答本题应掌握薄膜干涉的原理，干涉取决于两层肥皂膜的厚度而形成反射光的光程差。针对练习2（多选）在双缝干涉实验中，某同窗用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同窗可以采用的措施有： （ ）A改用红光作为入射光 B改用蓝光作为入射光C增大双缝到屏的距离 D增大双缝之间的距离【答案】AC【解析】 光的干涉现象中，条纹间距公式，即干涉条纹间距与入射光的波长成正比，与双缝到屏的距离
9、成正比，与双缝间距离成反比，红光波长不小于黄光波长，则条纹间距增大，故A对的；蓝光波长不不小于黄光波长，则条纹间距减小，故B错误；增大双缝到屏的距离，条纹间距增大，故C对的；增大双缝之间的距离，条纹间距减小故D错误【名师点睛】根据双缝干涉条纹的间距公式判断如何增大干涉条纹的间距考点二光的衍射现象的理解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不同点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亮度状况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相似点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射均有明暗相间的条纹特别提示1白光发生光的干涉、衍
10、射和光的色散都可浮现彩色条纹，但光学本质不同2辨别干涉和衍射，核心是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以辨别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成果，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，可以觉得从单缝通过两列或多列频率相似的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹重点归纳光的干涉和衍射比较内容干涉衍射现象在光重叠区域浮现加强或削弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相似、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或小得多典型实验杨氏双缝干涉实验单缝衍射、圆孔衍射、不透明圆盘衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度
11、相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度状况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗相似点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射均有明暗相间的条纹典型案例在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观测发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象 ： （ ）A都是光的衍射现象B都是光的干涉现象C前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象D前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象【答案】C【解析】 两玻璃板间将形成空气薄膜，光照射在空气薄膜上下表面的反射光发生干涉，由于是白光，产生了干涉条纹而从狭缝观测得到彩色条纹是光的衍射现象；C对的【名师点睛】本题
12、重要考察了光的波动性中的衍射和干涉现象，这题中理解两玻璃板形成空气薄膜是核心本题较容易。针对练习1下列说法对的的是_（填入对的选项前的字母，选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A只有当障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多，甚至比光的波长还小时，才干产生明显的光的衍射现象 B光的衍射现象是光波互相叠加的成果，光的衍射现象阐明了光具有波动性 C用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光的波长越长，衍射现象越明显 D光的衍射现象和干涉现象否认了光的直线传播的结论 E在太阳光照射下，肥皂泡呈现彩色，这是光的衍射现象 F在都市交通中，用红灯表达严禁通行，这是由于红
13、光更容易产生干涉【答案】ABC【名师点睛】考察光的干涉与衍射区别，掌握衍射与明显衍射条件不同，理解干涉与衍射的意义；当只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象；衍射阐明具有波动性，波长越长时，衍射越明显；干涉与衍射没有否认直线传播；肥皂泡呈现彩色，这是光的干涉现象。针对练习2（多选）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄发暗，这是由于这种状况下： （ ）A只有波长较短的一部分光才干达到地面B只有波长较长的一部分光才干达到地面C只有频率较大的一部分光才干达到地面D只有频率较小的一部分光才干达到地面【答案】BD【名师点睛】本题结
14、合生活现象考察了波发生明显衍射现象的条件，波长越长、频率越小越容易发生衍射现象。考点三光的偏振现象的理解1偏振光的产生方式（1）自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观测自然光，第一种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查光与否为偏振光，叫检偏器（2）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正好是90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向互相垂直特别提示不能觉得偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特性，即存在一种偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其她振动方向的光被吸取了2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足阐明了光是波，但不能拟定光波是横波还是纵波光的偏振现象阐明了光波是横波（2）应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等重点归纳自然光和偏振光的比较自然光（非偏振光）偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相似在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向典型案例（多选）如图所示，白炽灯S发出的a光通过偏振片A
