《2018版高考物理一轮复习 第十六章 光学 电磁波 相对论 16.2 电磁波 光的波动性 相对论课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高考物理一轮复习 第十六章 光学 电磁波 相对论 16.2 电磁波 光的波动性 相对论课件（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十六章光学电磁波相对论第十六章光学电磁波相对论选考部分选考部分 选修选修3-4第第2节节 光的干涉衍射偏振光的干涉衍射偏振 栏栏 目目 导导 航航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点抓知识点抓知识点 用心研读用心研读 领悟细微深处领悟细微深处1一、光的干涉一、光的干涉1定义定义两两列列_、_、_相相同同的的光光波波相相叠叠加加，某某些些区区域域出出现现振振动动加加强强，某某些些区区域域出出现现振振动动减减弱弱，并并且且加加强强区区域域和和减减弱弱区区域域总总是是相相互互间间隔隔的的现现象象叫叫光光的的干涉现象干涉现象2双缝干涉双缝干涉(1)现现象象：单单色色光光干干涉涉时时观观察察到
2、到明明暗暗相相间间的的条条纹纹；白白光光双双缝缝干干涉涉的的现现象象为为中中央央是是_条纹，两边是条纹，两边是_条纹条纹(2)亮亮、暗暗条条纹纹的的判判断断：xn(n0,1,2，)，即即到到双双缝缝的的距距离离差差为为波波长长的的_倍倍的的点点出出现现亮亮条条纹纹；xn (n0,1,2，)，即即到到双双缝缝的的距距离离差差为为半半波波长长_倍的点出现暗条纹倍的点出现暗条纹频率频率相位相位振动方向振动方向白色白色彩色彩色整数整数奇数奇数3薄膜干涉薄膜干涉光光照照射射到到薄薄膜膜上上时时，薄薄膜膜_表表面面反反射射的的两两列列光光相相叠叠加加，发发生生干干涉涉现现象象若若入入射射光光为为单单色色光
3、光，可可形形成成明明暗暗相相间间的的干干涉涉条条纹纹；若若入入射射光光为为白白光光，可可形形成成彩彩色的干涉条纹色的干涉条纹前、后前、后二、光的衍射二、光的衍射1定义定义光光离离开开直直线线路路径径绕绕到到障障碍碍物物_的的现现象象叫叫光光的的衍衍射射，衍衍射射产产生生的的明明暗暗条条纹纹或光环叫衍射图样或光环叫衍射图样2发生明显衍射的条件发生明显衍射的条件只只有有当当障障碍碍物物的的_跟跟光光的的波波长长相相比比差差不不多多，甚甚至至比比光光的的波波长长还还_的的时时候候，衍射现象才会明显衍射现象才会明显阴影里阴影里尺寸尺寸小小3衍射图样衍射图样(1)单缝衍射单缝衍射单单色色光光：明明暗暗相
4、相间间的的不不等等距距条条纹纹，中中央央亮亮纹纹最最宽宽最最亮亮，两两侧侧条条纹纹具具有有_性性白白光光：中中间间为为宽宽且且亮亮的的白白色色条条纹纹，两两侧侧是是窄窄且且暗暗的的彩彩色色条条纹纹，最最靠靠近近中中央央的的是紫光，远离中央的是红光是紫光，远离中央的是红光(2)圆圆孔孔衍衍射射：明明暗暗相相间间的的不不等等距距圆圆环环，圆圆环环面面积积远远远远超超过过孔孔的的直直线线照照明明的的面面积积(3)圆圆盘盘衍衍射射：明明暗暗相相间间的的不不等等距距圆圆环环，中中心心有有一一亮亮斑斑，称称为为_亮亮斑斑(证证实实波动性波动性)对称对称泊松泊松三、光的偏振三、光的偏振1偏振现象偏振现象横波
5、只沿某一横波只沿某一_振动，称为波的偏振现象振动，称为波的偏振现象2自然光自然光若若光光源源发发出出的的光光，包包含含着着在在垂垂直直于于光光传传播播方方向向上上沿沿一一切切方方向向振振动动的的光光，而而且且沿沿各个方向振动的光波的各个方向振动的光波的_都相同，这种光叫自然光都相同，这种光叫自然光特定方向特定方向强度强度3偏振光偏振光在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个_振动的光，叫偏振光振动的光，叫偏振光例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光见示意图例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光见示意图特定方向特定方向加深理解加深理解三种衍射图样三种衍射图样1
6、单缝衍射单缝衍射(1)单单色色光光：中中央央为为亮亮且且宽宽的的条条纹纹，两两侧侧为为明明暗暗相相间间的的条条纹纹，且且越越靠靠外外，亮亮条条纹纹的的亮亮度度越越弱弱，宽宽度度越越小小；中中央央亮亮条条纹纹的的宽宽度度及及条条纹纹间间距距跟跟入入射射光光的的波波长长及及单单缝缝的的宽宽度有关，入射光的波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越宽度有关，入射光的波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越宽(2)白白光光：中中央央为为亮亮且且宽宽的的白白色色条条纹纹，两两侧侧为为亮亮度度逐逐渐渐变变暗暗、宽宽度度逐逐渐渐变变窄窄的的彩彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远
7、的是红光色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光2圆孔衍射圆孔衍射(1)单单色色光光：中中央央是是大大且且亮亮的的圆圆形形亮亮斑斑，周周围围分分布布着着明明暗暗相相间间的的同同心心圆圆环环，且且越越靠靠外外，圆圆形形亮亮条条纹纹的的亮亮度度越越弱弱，宽宽度度越越小小；中中央央圆圆形形亮亮斑斑的的大大小小与与入入射射光光的的波波长长及及圆圆孔孔大大小小有有关关，入入射射光光的的波波长长越越长长，圆圆孔孔越越小小，中中央央亮亮斑斑的的直直径径越越大大；亮亮环环或或暗暗环环间的距离随圆孔半径的增大而减小间的距离随圆孔半径的增大而减小(2)白光：中央是大且亮的白色亮斑，周围是彩色的同心圆
8、环白光：中央是大且亮的白色亮斑，周围是彩色的同心圆环3圆盘衍射圆盘衍射泊松亮斑泊松亮斑图图样样中中央央有有个个亮亮斑斑泊泊松松亮亮斑斑，周周围围分分布布着着明明暗暗相相间间的的同同心心圆圆环环，而而且且背背景景是明亮的；亮环或暗环的间距随圆盘半径的增大而减小是明亮的；亮环或暗环的间距随圆盘半径的增大而减小判断正误判断正误1薄薄膜膜干干涉涉是是薄薄膜膜前前、后后表表面面的的反反射射光光叠叠加加产产生生的的，所所以以要要观观察察薄薄膜膜干干涉涉条条纹纹，应该从光源一侧观察应该从光源一侧观察( )2太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光( )3当光照到不透明的半
9、径很小的圆盘上时也会产生衍射现象当光照到不透明的半径很小的圆盘上时也会产生衍射现象( )4颜色不同的光可以发生干涉现象颜色不同的光可以发生干涉现象( )5只有频率相同的两列光波才能产生干涉只有频率相同的两列光波才能产生干涉( )6在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光( )7阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的( )8自然光是偏振光自然光是偏振光( ) 即时突破即时突破抓重难点抓重难点 动手演练动手演练 掌握提分技巧掌握提分技巧2单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射与双缝干涉的比较
10、重难点重难点 1光的干涉及衍射光的干涉及衍射 两种现象两种现象比较项目比较项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不不同同点点条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等条纹间距条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距各相邻条纹等间距亮度情况亮度情况中央条纹最亮，两边变暗中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等条纹清晰，亮度基本相等相同点相同点干涉、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都有明暗相间的条纹关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是关于杨氏双缝干涉
11、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照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽例例 1【答案答案】B (多多选选)抽抽制制高高强强度度纤纤维维细细丝丝可可用用激激光光监监控控其其粗粗细细，如如右右图图所所示示，激激光光束束越越过过细细丝丝时时产产生生的的条条纹纹和和它它通通过过遮遮光
12、光板板的的同同样样宽宽度度的的窄窄缝缝规规律律相相同同观观察察光光束束经经过过细细丝丝后后在在光光屏屏上上所所产产生生的的条条纹纹即即可可判判断断细细丝丝粗粗细细的的变变化化，下下列列叙叙述述中中正正确确的的是是()A这里应用的是光的衍射现象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，表明抽制的丝变细如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细【解解析析】由由于于是是激激光光束束越越过过细细丝丝即即绕绕过过障障碍碍物物，所所以以是是光光的的衍衍射射现现象象，当当抽抽制的丝变细的时候，丝
13、的直径较接近激光的波长，条纹间距就大，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正确正确【答案答案】AD例例 2劈劈尖尖干干涉涉是是一一种种薄薄膜膜干干涉涉，其其装装置置如如下下图图甲甲所所示示，将将一一块块平平板板玻玻璃璃放放置置在在另另一一平平板板玻玻璃璃上上，在在一一端端夹夹入入两两张张纸纸片片，从从而而在在两两玻玻璃璃表表面面之之间间形形成成一一个个劈劈形形空空气气薄薄膜膜当当光光垂垂直直入入射射后后，从从上上往往下下看看到到的的干干涉涉条条纹纹如如图图乙乙所所示示，干干涉条纹有如下特点：涉条纹有如下特点：跟踪训练跟踪训练 1任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄
14、膜厚度相等；任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现现若若在在图图甲甲的的装装置置中中抽抽去去一一张张纸纸片片，则则当当光光垂垂直直入入射射到到新新的的劈劈形形空空气气薄薄膜膜后后，从上往下观察到的干涉条纹从上往下观察到的干涉条纹()A变疏变疏B变密变密C.不变不变D消失消失解解析析：如如图图所所示示，若若抽抽去去一一张张纸纸片片，则则三三角角截截面面空空气气层层的的倾倾角角变变小小，则则干干涉涉条条纹变疏，纹变疏，A正确正确答案：答案：A(多多选选)如如下下图图所所示示，甲甲、乙乙为为单单色色
15、光光通通过过窄窄缝缝后后形形成成的的明明暗相间的两种条纹图样下列选项中说法正确的是暗相间的两种条纹图样下列选项中说法正确的是()A甲为单缝衍射的图样甲为单缝衍射的图样 B乙为双缝干涉的图样乙为双缝干涉的图样C甲为双缝干涉的图样甲为双缝干涉的图样 D乙为单缝衍射的图样乙为单缝衍射的图样答案：答案：AB跟踪训练跟踪训练 2自然光和偏振光的比较自然光和偏振光的比较重难点重难点 2光的偏振现象光的偏振现象 自然光自然光(非偏振光非偏振光)偏振光偏振光光的来源光的来源直接从光源发出的光直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光自然光通过起偏器后的光光的振动方光的振动方向向在垂直于光的传播方向的平在垂直于光
16、的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强且沿各个方向振动的光的强度相同度相同在垂直于光的传播方向的平面内，在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向光振动沿特定方向如如图图所所示示，白白炽炽灯灯的的右右侧侧依依次次平平行行放放置置偏偏振振片片P和和Q，A点点位位于于P、Q之之间，间，B点位于点位于Q右侧旋转偏振片右侧旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是两点光的强度变化情况是()AA、B均不变均不变BA、B均有变化均有变化CA不变，不变，B有变化有变化DA有变化，有变化，B不变不变例例 2【解解析析】白白炽炽灯灯光光包包含含向向各各方方向向
17、振振动动的的光光，且且各各个个方方向向振振动动的的光光的的强强度度相相等等，所所以以旋旋转转偏偏振振片片P时时各各方方向向透透射射光光强强度度相相同同，故故A点点光光的的强强度度不不变变；白白炽炽灯灯光光经经偏偏振振片片P后后变变为为偏偏振振光光，当当P旋旋转转时时，只只有有与与Q的的偏偏振振方方向向一一致致时时才才有有光光透透过过，因因此此B点点的的光强有变化，选项光强有变化，选项C正确正确【答案答案】C奶奶粉粉中中碳碳水水化化合合物物(糖糖)的的含含量量是是一一个个重重要要的的指指标标，可可以以用用“旋旋光光法法”来来测测量量糖糖溶溶液液的的浓浓度度，从从而而鉴鉴定定含含糖糖量量偏偏振振光
18、光通通过过糖糖的的水水溶溶液液后后，偏偏振振方方向向会会相相对对于于传传播播方方向向向向左左或或向向右右旋旋转转一一个个角角度度，这这一一角角度度称称为为“旋旋光光度度”，的的值值只只与与糖糖溶溶液液的的浓浓度度有有关关，将将的的测测量量值值与与标标准准值值相相比比较较，就就能能确确定定被被测测样样品品的的含含糖糖量量了了如如下下图图所所示示，S是是自自然然光光源源，A、B是是偏偏振振片片，转转动动B，使使到到达达O处处的的光光最最强强，然后将被测样品然后将被测样品P置于置于A、B之间之间跟踪训练跟踪训练 3(1)偏振片偏振片A的作用是的作用是_(2)偏振现象证明了光是一种偏振现象证明了光是一
19、种_(3)(多选多选)以下说法中正确的是以下说法中正确的是()A到达到达O处光的强度会明显减弱处光的强度会明显减弱B到达到达O处光的强度不会明显减弱处光的强度不会明显减弱C将偏振片将偏振片B转动一个角度，使得转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片处光强度最强，偏振片B转过的角度等于转过的角度等于D将偏振片将偏振片A转动一个角度，使得转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片处光强度最强，偏振片A转过的角度等于转过的角度等于解解析析：(1)自自然然光光源源发发出出的的光光不不是是偏偏振振光光，但但当当自自然然光光经经过过偏偏振振片片后后就就变变成成了了偏偏振光，因此偏振片振光，因此偏振片A的作用
20、是把自然光变成偏振光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偏振现象证明了光是一种横波(3)因因为为A、B的的透透振振方方向向一一致致，故故A、B间间不不放放糖糖溶溶液液时时，自自然然光光通通过过偏偏振振片片A后后变变成成偏偏振振光光，通通过过B后后到到O.当当在在A、B间间加加上上糖糖溶溶液液时时，由由于于糖糖溶溶液液的的旋旋光光作作用用，使使通通过过A的的偏偏振振光光的的振振动动方方向向转转动动了了一一定定角角度度，使使通通过过B到到达达O的的光光的的强强度度不不是是最最大大，但但当当B转转过过了了一一个个角角度度，恰恰好好使使透透振振方方向向与与经经过过糖糖溶溶液液后后
21、的的偏偏振振光光的的振振动动方方向向一一致致时时，O处处光光强强又又为为最最强强，故故B的的旋旋转转角角度度即即为为糖糖溶溶液液的的旋旋光光度度若若偏偏振振片片B不不动动而而将将A旋旋转转一一个个角角度度， 再再经经糖糖溶溶液液旋旋光光后后光光的的振振动动方方向向恰恰与与B的的透透振振方方向向一一致致，则则A转转过过的的角角度度也为也为，故选项，故选项A、C、D正确正确答案：答案：(1)把自然光变成偏振光把自然光变成偏振光(2)横波横波(3)ACD抓易错点抓易错点 亲身体会亲身体会 击破薄弱环节击破薄弱环节3(多多选选)在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，双双缝缝到到光光屏屏上上的的P点点的的距
22、距离离之之差差x0.6 m，分分别别用用频频率率为为f15.01014 Hz和和f27.51014 Hz的的单单色色光光垂垂直直照照射射双双缝缝，则则P点点出出现现明、暗条纹的情况是明、暗条纹的情况是()A用频率用频率f1的单色光照射时，出现明条纹的单色光照射时，出现明条纹B用频率用频率f2的单色光照射时，出现暗条纹的单色光照射时，出现暗条纹C用频率用频率f2的单色光照射时，出现明条纹的单色光照射时，出现明条纹D用频率用频率f1的单色光照射时，出现暗条纹的单色光照射时，出现暗条纹 例例 1易错点易错点 1光的干涉中明暗条纹产生的条件光的干涉中明暗条纹产生的条件 【答案答案】AB【错后感悟错后感
23、悟】计算时没注意到是半波长的整数倍计算时没注意到是半波长的整数倍.(多多选选)如如图图所所示示，a、b、c、d四四个个图图是是不不同同的的双双缝缝干干涉涉或或单单缝缝衍衍射射图图样样分析各图样的特点可以得出的正确结论是分析各图样的特点可以得出的正确结论是()Aa、b是光的双缝干涉图样，是光的双缝干涉图样，c、d是光的单缝衍射图样是光的单缝衍射图样Ba、b是光的单缝衍射图样，是光的单缝衍射图样，c、d是光的双缝干涉图样是光的双缝干涉图样Ca、b实验装置一样时，形成实验装置一样时，形成a图样光的波长比形成图样光的波长比形成b图样光的波长长图样光的波长长Dc、d实验装置一样时，形成实验装置一样时，形
24、成c图样光的波长比形成图样光的波长比形成d图样光的波长长图样光的波长长例例 2易错点易错点 2单缝衍射与双缝干涉图样区分单缝衍射与双缝干涉图样区分【解解析析】干干涉涉图图样样的的条条纹纹等等间间距距，故故a、b是是光光的的双双缝缝干干涉涉图图样样；单单缝缝衍衍射射图图样样的的中中间间条条纹纹的的宽宽度度比比较较大大，所所以以c、d是是光光的的单单缝缝衍衍射射图图样样，故故A正正确确，B错错误误；无无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，故论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，故C正确，正确，D错误错误【答案答案】AC【错后感悟错后感悟】单缝衍射图样的中间条纹的宽度比较大单缝衍射图样
25、的中间条纹的宽度比较大.下列现象中，属于光的色散的是下列现象中，属于光的色散的是()A雨后天空出现彩虹雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹C海市蜃楼现象海市蜃楼现象D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 例例 3易错点易错点 3薄膜干涉和色散易混薄膜干涉和色散易混 【解解析析】彩彩虹虹是是因因为为阳阳光光射射到到空空中中接接近近圆圆形形的的小小水水滴滴，造造成成色色散散及及反反射射而而成成，A正正确确；通通过过一一个个狭狭缝缝观观察察日日光光灯灯可可看看到到彩彩色色条条纹纹是是单单缝缝衍衍射射的的结结果果，B错错误误；海海市市蜃蜃楼楼是是由由于于不不同同的的空空气气层层有有不不同同的的密密度度，而而光光在在不不同同的的密密度度的的空空气气中中又又有有着着不不同同的的折折射射率率，属属于于全全反反射射的的现现象象，C错错误误；日日光光照照射射在在肥肥皂皂膜膜上上出出现现彩彩色色条条纹纹，属属于于薄薄膜膜干涉现象，干涉现象，D错误错误【答案答案】A【错后感悟错后感悟】薄膜干涉形成是因为两列波的叠加薄膜干涉形成是因为两列波的叠加Thank you for watching
