《辽宁省丹东宽甸县第一中学高中物理第十三章光第4课时光的干涉衍射和偏振试题无答案新人教版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《辽宁省丹东宽甸县第一中学高中物理第十三章光第4课时光的干涉衍射和偏振试题无答案新人教版选修3-4（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4课时光的干涉、衍射和偏振考纲解读1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件.2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用1 光的干涉现象的理解一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D上述说法都不正确答案A解析白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，
2、所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，A正确2 光的衍射现象的理解对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是()A只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象B光的衍射现象是光波相互叠加的结果C光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D光的衍射现象说明了光具有波动性答案C解析光的干涉和衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传播，而要出现小孔成像现象，孔不能太小，可见光的直线传播规律只是近似的，只有在光波波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看做是直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播并不矛盾，它们是在不同条件下出现的两种光现象，单缝衍射实验
3、中单缝光源可以看成是无限多个光源排列而成，因此光的衍射现象也是光波相互叠加的结果3 光的偏振现象的理解如图1所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是()A太阳光图1B沿竖直方向振动的光C沿水平方向振动的光D沿与竖直方向成45角振动的光答案ABD解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时，透射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其
4、振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45角振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光考点梳理1 光的干涉(1)定义两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互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同、相位相同(振动情况相同)的两列光波2 双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出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x.3 薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后两面
5、反射的光相遇而形成的图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同4 光的衍射(1)定义光离开直线路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，最靠近中央的是紫光，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
6、：光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振(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，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4 明暗条纹的判断方法关于光的干涉现象，下列说法正确的是 ()A在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现暗条纹B在双缝干涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C把入射光由黄光换成紫光，两相邻亮条纹间的距离变窄D当薄膜干涉的条纹是等间距的平行线
7、时，说明薄膜的厚度处处相等答案BC解析在波峰与波峰叠加处，或在波谷与波谷叠加处，都是振动加强区，将出现亮条纹，选项A错误；在双缝干涉实验中，出现亮纹的条件是光屏上某位置距两狭缝的路程差为波长的整数倍，出现暗纹的条件是光屏上某位置距两狭缝的路程差为半波长的奇数倍，选项B正确；条纹间距公式x，黄紫，选项C正确；薄膜干涉实验中的薄膜是“楔形”空气膜，选项D错误5 明暗条纹的判断方法在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差r0.6 m；分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是 ()A用频率为f1的单色光照射时，出现明条纹B用频
8、率为f2的单色光照射时，出现明条纹C用频率为f1的单色光照射时，出现暗条纹D用频率为f2的单色光照射时，出现暗条纹答案AD解析根据cf，可得两种单色光波长分别为：1 m0.6 m2 m0.4 m与题给条件(r0.6 m)比较可知r12，故用频率为f1的光照射双缝时，P点出现明条纹；用频率为f2的光照射双缝时，P点出现暗条纹方法提炼两束振动情况相同的光源产生的光相互叠加时：(1)出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)出现暗条纹的条件是
9、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)考点一光的双缝干涉现象的理解1光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同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x.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，两侧为彩色条纹例1如图2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距离之差为2.1106 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4107 m；(2)已知
10、B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介图2质射向空气时，临界角为37；(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象解析(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n21.54107 m6107 m根据路程差r2.1106 m，所以N13.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹(2)根据临界角与折射率的关系sin C得n由此可知，B光在空气中波长3为：3n介3.15107 m5.25107 m路程差r和波长3的关系为：N24可见，用B光做光源，P点为亮条纹(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，这时既不能发生
11、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)见解析突破训练1如图3所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，则下列说法正确的是()A在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度B在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度图3C同时增大入射角(入射角始终小于90)，则a光在下表面先发生全反射D对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽答案D解析各种光在真空中的光速相同，选项A错误；根据题图，入射角相同，a光的折
12、射角较大，所以a光的折射率较小，由光在介质中的光速v得，a光在介质中的传播速度较大，选项B错误；根据临界角公式Carcsin 可知，a光的临界角较大，b光在下表面先发生全反射，选项C错误；a光的折射率较小，波长较长，根据公式x可知，对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽，选项D正确考点二薄膜干涉现象的理解1 如图4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42 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，形成两列频率相同的光波，并且叠加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r等于波长的整数倍rn(n1,2,3)，
13、薄膜上出现明条纹在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如图5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，我们会观察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图5例2在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图6所示的干涉实验法A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜现在用波长为的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期
14、性变化当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t2时，亮度再一次回到最亮图6(1)在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的？(2)温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少？解析(1)A、B间为空气薄膜，在B板上方观察到的亮暗变化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的(2)当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明：2d1k当温度为t2时，设空气薄膜厚度为d2，此时再一次最亮说明：2d2(k1)得d1d2故温度由t1升高到t2，A的高度升高.答案(1)见解析(2)突破训练2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之上，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，干涉条纹有如下两个特点：图7(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到
