高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第十二章第四节 光的波动性课件 新人教版.ppt

第四节光的波动性 实验 用双缝干涉测量光的波长 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 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 小 相差不多 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 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 横波 各个方向 强度 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 起偏器 检偏器 b d 2 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 c 3 如图所示 两光屏间放有两个偏振片 它们四者平行共轴 现让太阳光沿轴线通过光屏m上的小孔照射到固定不动的偏振片p上 再使偏振片q绕轴匀速转动一周 则关于光屏n上光的亮度变化情况 下列说法中正确的是 a 光屏n上光的亮度保持不变b 光屏n上光的亮度会时亮时暗c 光屏n上有两条与偏振片p q透振方向对应的亮线d 光屏n上只有一条亮线随偏振片转动而转动 b 光的干涉 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 如图所示 在杨氏双缝干涉实验中 激光的波长为5 30 10 7m 屏上p点距双缝s1和s2的路程差为7 95 10 7m 则在这里出现的应是 选填 明条纹 或 暗条纹 现改用波长为6 30 10 7m的激光进行上述实验 保持其他条件不变 则屏上的条纹间距将 选填 变宽 变窄 或 不变 暗条纹 变宽 尝试解答 1 如图甲所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 在两者之间形成厚度不均匀的空气膜 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上 结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹 称为牛顿环 以下说法正确的是 ac a 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的b 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的c 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的d 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 1 衍射与干涉的比较 光的衍射现象的理解 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 中央条纹最亮 两边变暗 清晰条纹 亮度基本相等 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 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 2014 福建龙岩调研 如图所示 a b c d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样 分析各图样的特点可以得出的正确结论是 a a b是光的干涉图样b c d是光的干涉图样c 形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短d 形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短 a 2 在单缝衍射实验中 下列说法正确的是 a 其他条件不变 将入射光由黄色换成绿色 衍射条纹间距变窄b 其他条件不变 使单缝宽度变小 衍射条纹间距变窄c 其他条件不变 换用波长较长的光照射 衍射条纹间距变宽d 其他条件不变 增大单缝到屏的距离 衍射条纹间距变宽 解析 单缝宽度越小 光波波长越长 衍射越明显 中央亮纹越宽 acd 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察自然光 第一个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验光是否为偏振光 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恰好是90 时 反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向相互垂直 2 偏振光的理论意义及应用 1 理论意义 光的偏振现象说明了光波是横波 2 应用 照相机镜头 立体电影 消除车灯眩光等 光的偏振现象的理解 如图所示 电灯s发出的光先后经过偏振片a和b 人眼在p处迎着入射光方向 看不到光亮 则 a 图中a光为偏振光b 图中b光为偏振光c 以sp为轴将b转过180 后 在p处将看到光亮d 以sp为轴将b转过90 后 在p处将看到光亮 尝试解答 bd 解析 自然光沿各个方向发散是均匀分布的 通过偏振片后 透射光是只沿着某一特定方向振动的光 从电灯直接发出的光为自然光 则a错 它通过a偏振片后 即变为偏振光 则b对 设通过a的光沿竖直方向振动 p点无光亮 则b偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光 将b转过180 后 p处仍无光亮 c错 若将b转过90 则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片 则偏振光能通过b 即在p处有光亮 d对 3 光的偏振现象说明光是横波 下列现象中不能反映光的偏振特性的是 a 一束自然光相继通过两个偏振片 以光束为轴旋转其中一个偏振片 透射光的强度发生变化b 一束自然光入射到两种介质的分界面上 当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90 时 反射光是偏振光c 日落时分 拍摄水面下的景物 在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰d 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到彩色条纹 d 1 实验原理单色光通过单缝后 经双缝产生稳定的干涉图样 图样中相邻两条亮 暗 纹间距 x与双缝间距d 双缝到屏的距离l 单色光的波长 之间满足 d x l 实验 用双缝干涉测量光的波长 2 实验步骤 1 观察干涉条纹 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如图所示 接好光源 打开开关 使灯丝正常发光 调节各器件的高度 使光源发出的光能沿轴线到达光屏 安装双缝和单缝 中心大致位于遮光筒的轴线上 使双缝与单缝的缝平行 二者间距约5cm 10cm 这时 可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 2 测定单色光的波长 安装测量头 调节至可清晰观察到干涉条纹 使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央 记下手轮上的读数a1 将该条纹记为第1条亮纹 转动手轮 使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央 记下此时手轮上的读数a2 将该条纹记为第n条亮纹 用刻度尺测量双缝到光屏的距离l d是已知的 改变双缝间的距离d 双缝到屏的距离l 重复测量 4 注意事项 1 安装时 注意调节光源 滤光片 单缝 双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行且间距适当 2 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 3 调节的基本依据是 照在光屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴所致 干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致 故应正确调节 利用双缝干涉测量光的波长实验中 双缝间距d 0 4mm 双缝到光屏的距离l 0 5m 用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示 分划板在图中a b位置时游标卡尺读数也如图中所示 则 1 分划板在图中a b位置时游标卡尺读数分别为xa mm xb mm 相邻两条纹间距 x mm 2 波长的表达式 用 x l d表示 该单色光的波长 m 3 若改用频率较高的单色光照射 得到的干涉