高中物理电磁感应选修3-4第12章第2讲光的波动性.ppt

第2讲 光的波动性,本节目录,基础再现对点自测,知能演练轻巧夺冠,考点探究讲练互动,技法提炼思维升华,要点透析直击高考,知识清单 一、光的干涉 1定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被_, 出现亮纹，某些区域的光被_，出现暗纹，且_和_互相间隔的现象叫做光的干涉现象 2条件：两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象,加强,减弱,加强,减弱,频率相等,3双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是_的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是_处出现亮条纹；路程差是半波长的_处出现暗条纹相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离x与波长、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为_. 4薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)_反射的光相遇而形成的图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度_.,频率相等,波长的整数倍,奇数倍,前后表面,相同,二、光的衍射 1光的衍射现象 光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射 2光发生明显衍射现象的条件 当孔或障碍物的尺寸比光波波长_，或者跟光波波长_时，光才能发生明显的衍射现象 3衍射图样 (1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是_光，最远离中央的是_光 (2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环 (3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的_斑,这是光能发生衍射的有力证据之一.,小,相差不多,紫,红,亮,三、光的偏振 1偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光 光的偏振现象证明光是_ (填“横波”或“纵波”) 2自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿_振动的光，而且沿各个方向振动的光波的_都相同，这种光叫做自然光 3偏振光的产生 自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做_.第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做_.,横波,各个方向,强度,起偏器,检偏器,热身体验 11.如图是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹下列说法正确的是( ) A减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 B增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大 C将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小 D将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大,12.(2013福州四中模拟)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐),图乙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30 B当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90 C当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30 D干涉条纹保持原来状态不变,2关于光的衍射，下列说法中错误的是( ) A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象 B只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射 C光的衍射没有否定光沿直线传播的结论 D光的衍射现象为波动说提供了有利的证据,3(2012高考江苏卷)如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是( ) AA、B均不变 BA、B均有变化 CA不变，B有变化 DA有变化，B不变,热身体验答案与解析,3解析：选C.因白炽灯发出的光为自然光，含各个方向的偏振光，且各个方向的偏振光的强度都相同，偏振片P和Q都只允许特定方向的偏振光通过，不管偏振片P旋转到任何位置都有光线通过，而且强度不变，所以A点的光的强度不变，当自然光通过偏振片P后变为偏振光，再通过偏振片Q，旋转偏振片P，当偏振片P和Q允许通过的方向相同，则B点最亮，当偏振片P和Q允许通过的方向垂直时，B点最暗，所以B点光的强度会发生变化所以只有C正确,2薄膜干涉 (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，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同向叠加，出现明纹；反向叠加，出现暗纹 (3)条纹特点：单色光：明暗相间的水平条纹； 白光：彩色水平条纹,3应用 (1)干涉法检查平面如图所示，检查精密零件的表面质量，将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片,使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气膜，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射出两列光波叠加情况，从反射光中看到 干涉条纹，根据干涉条纹的形状，来 确定工件表面情况 (2)镜片增透膜 在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的/4时，在薄膜的两个面上的反射光的路程差恰好等于/2，因而相互抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的作用,即时应用1 (2013龙岩一中月考)用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在离双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光形成的，图乙是b光形成的则关于a、b两束单色光，下述正确的是( ) Aa光的频率较高 Ba光的波长较长 Ca光光子的能量较大 Da光在水中传播的速度较小,二、光的干涉和衍射的对比 1干涉与衍射的比较,2.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的单缝衍射现象,即时应用2 关于甲、乙、丙、丁四幅图象，下列说法错误的是( ) A甲图条纹平行等距，是双缝干涉的图样 B乙图条纹间距不等，是单缝衍射的图样 C丙图是肥皂膜在阳光下产生的彩色条纹,属于薄膜干涉 D丁图的正中央是亮的，一定是光透过小孔之后产生的单孔衍射图样 解析：选D.丁图是泊松亮斑，是光照到不透明小圆板上发生的衍射现象,(1)已知A光在空气中的波长为6107 m，问P点是亮条纹还是暗条纹？ (2)已知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，问P点是亮条纹还是暗条纹？ (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,(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，通过S1、S2的光不满足相干条件，故不能发生干涉，此时光屏上只能观察到亮光. 【答案】 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析,考点2 薄膜干涉问题 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图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，干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定求：,(1)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，从上往下观察到的干涉条纹将如何变化？ (2)如果照射光的频率增大，则从上往下观察到的干涉条纹将如何变化？,【答案】 见解析,考点3 光的衍射现象 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化( ) A这里应用的是光的偏振现象 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,【解析】 本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用,考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况，故选D. 【答案】 D,考点4 光的偏振现象 奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间,(1)偏振片A的作用是什么？ (2)偏振现象证明了光是一种_ (3)以下说法中正确的是_ A到达O处光的强度会明显减弱 B到达O处光的强度不会明显减弱 C将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于 D将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于,【解析】 (1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A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 (3)因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方