课题6：光的波动性.doc

课题6：光的波动性考纲要求：1、光的干涉、衍射和偏振 2、激光的特性及应用一、光的干涉1、光的干涉现象两列波在相遇的叠加区域，某些区域使得“振动”加强，出现_条纹；某些区域使得振动减弱，出现_条纹。振动加强和振动减弱的区域相互间隔，出现明暗相间条纹的现象。这种现象叫光的干涉现象。2、产生稳定干涉的条件：两列波_，振动步调一致(振动方向相同)，相差恒定。两个振动情况总是相同的波源，即_波源3、双缝干涉：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生当这两列光波到达某点的路程差为_时，即=_，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为_时，既=_，该点光互相消弱，出现暗条纹；条纹间距与单色光波长成正比公式_，4、薄膜干涉现象：光照到薄膜上，_两列光波叠加而成劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，两列反射波的路程差,等于薄膜厚度d的两倍，即=2d。 由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。 若：=2d=n(n=1,2)则出现明纹。 =2d=(2n-1)/2(n=1,2)则出现暗纹。 应注意：干涉条纹出现在被照射面(即前表面)。单色光明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。二、光的衍射。1.光的衍射现象是光离开直线路径而_现象 单缝衍射：中央_条纹，两侧对称排列强度_，间距_的条纹。 圆孔衍射：明暗相间_（与牛顿环有区别的）2.泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的_。当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。3.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。至使轮廓模糊不清，4.产生明显衍射的条件：障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长_，甚至比波长_。(当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，有明显衍射现象) 三、棱镜与光的色散1、棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向_偏折。(若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。)由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象，在光屏上形成七色光带（称光谱）（红光偏折最小，紫光偏折最大。）在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表所示。2、光学中的一个现象一串结论色散现象nv(波动性)衍射C临干涉间距 (粒子性)E光子光电效应红黄紫_大 (明显)小 (不明显)容易难_小 (不明显)大 (明显)小大难易四、光的偏振横波只沿某个特定方向振动，这种现象叫做波的偏振。只有横波才有偏振现象。根据波是否具有偏振现象来判断波是否横波，实验表明，光具有偏振现象，说明光波是横波。（1）自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含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，这种光叫自然光。自然光通过偏振片后成形偏振光。（2）偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上， ，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。除了直接从光源发出的光外。偏振片(起偏器)由特定的材料制成，它上面有一个特殊方向(透振方向)只有振动方向和透振方向平行的光波才能通过偏振片。（3）只有 波才有偏振现象。光的偏振也证明了光是一种波，而且是 。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。（4）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。（5）应用：立体电影、照相机的镜头、消除车灯的眩光等。五、激光的主要特点及应用(1)激光是人工产生的 ，可应用于光纤通信。普通光源发出的光是混合光，激光频率单一，相干性能好非常好，颜色特别纯。(2) 非常好。应用于激光测距雷达，可精确测距(s=ct/2)、测速、目标跟踪、激光光盘、激光致热切割、激光核骤变等。(3)亮度高、能量大，应用于切割各种物质、打孔和焊接金属。医学上用激光作“光刀”来做外科手术。六、典题分析：1.如图18是双缝干涉实验的装置，使用波长为的橙色光照射时，在光屏上的P点和P1点上方的P1点恰好形成两条相邻的亮条纹。若使用波长为的紫光重复上述实验，则在P点和P1点形成明、暗条纹的情况是A、P点和P1点都是亮条纹B、P点是亮条纹，P1点是暗条纹C、P点是暗条纹，P1点是亮条纹D、P点和P1点都是暗条纹2.如图19所示，甲、乙两幅图都是单色光发生衍射形成的图样，则甲图是单色光通过（填“圆孔”或“圆形障碍物”）衍射形成的，而乙图则是单色光通过（填“圆孔”或“圆形障碍物”）衍射形成的。丙图是某单色光入射到圆孔上，在圆孔后面的屏上形成的一个亮的圆形区域，可以判断得出，丙图中圆孔的尺寸比前两者障碍物（或孔）的尺寸要（填“大”或“小”）。3.如图20所示，某玻璃三棱镜的顶角为，恰好为黄光的临界角。当白光通过三棱镜发生色散，在光屏上形成彩色光带后，把白光的入射角逐渐减小到零的过程中，在光屏上会观察到（ ）.光屏上最先消失的是紫光.最后在光屏上左边是紫光，但光屏上无黄光.光屏上，最后右边是紫光.光屏上，最后右边是黄光4.如图27所示，、代表双缝干涉的四种图样，请回答下面的问题如果图样是用红光干涉产生的，那么换用紫光得到的图样用图样表示最合适。如果将图样的双缝距离变小，那么得到的图样用图样表示最合适。如果将图样的双缝到屏的距离变小，那么得到的图样用图样表示最合适。如果将图样的装置从空气放入水中，产生的干涉图样用图样表示最合适。在用双缝干涉测光的波长的实验中，准备了下列仪器：A白炽灯 B双窄缝片 C单窄缝片 D滤光片E毛玻璃光屏（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是（填字母） （2）在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，其中亮纹a、c的位置利用测量头上的分划板确定，如图所示其中表示a纹位置（图甲）的手轮读数为 mm，c纹位置（图乙）的手轮读数为 mm。（3）已知双缝间的距离为0.18 mm，双缝与屏的距离为500 mm，则单色光的波长为 。.5.某高层建筑物外墙大量使用的幕墙玻璃，在白天时外面的人看不清室内的物体，而室内的人却能较清楚地看见外面的事物，其原因是（ ）A在玻璃的外表面涂有增透膜B在玻璃的外表面涂有高反射膜C在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质D在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜6.以下说法不正确的是（ ）A利用超声波的穿透能力很强，可以制成超声波探伤仪探查金属内部有无气泡或裂缝等B医学上用来检查人体的“B超”，是利用超声波的穿透能力很强来探查人体内部的各种器官有无异常C多普勒效应是由于波源和观察者之间发生相对运动，使观察者感觉到频率发生变化的现象D干涉、衍射是一切波都具有的特征7.2004年“阜阳假奶粉”事件闹得沸沸扬扬，奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用“旋光”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，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，则下列说法中正确的是（ ）A到达O处光的强度会减弱 B到达O处光强度不会减弱C将偏振片B转过一个角度，使得O处强度再次最大，偏振片B转过的角度等于D将偏振片A转过一个角度，使得O处强度再次最大，偏振片A转过的角度等于8.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，当反射光与折射光线之间的夹角恰好是时，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光片可以使景象更清晰D通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到秋色条纹9.下列说法正确的是（ ）A用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的10.将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜液膜竖直放置时，由于重力作用，上面薄，下面厚，且时间越长，下面越厚在酒精灯的火焰上撤上一些食盐，用酒精灯的黄光照射竖直放置的液膜，液膜反射的光使我们看到灯焰的像，可观察到像上有亮暗相间的条纹，如图所示则下列的说法中正确的是（ ）A像上有亮暗相间的条纹，这是光的波动性的表现B像上有亮暗相间的条纹，说明光反射后出现了偏振现象C像上亮暗相间的条纹是肥皂膜前后两表面反射的光叠加而形成的D用同一块竖直放置的液膜观察灯焰的像时，在一个不太长的时间段里，应该会看到像上亮暗相间的条纹间隔逐渐变密11.高级光学仪器的光学镜片常镀有一层增透膜，以下说法中正确的是（ ）A增透膜的原理是利用光的干涉原理使透射光互相干涉而加强B增透膜虽然利用了薄膜干涉的原理，但并不会产生干涉条纹C增透膜的反射光中没有干涉条纹，可见没有发生光的干涉现象D有些地摊上或流动小贩的劣质望远镜为了提高身价，特意在镜片上镀一层“薄膜”而显现出鲜明的金黄色，号称“镀膜镜片”，这样的“膜”其实反而会有“减透”的恶果12.用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为下列说法中正确的有（ ）A如果增大单缝到双缝间的距离，将增大B若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹C如果增大双缝到光屏之间的距离，将增大D如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，将增大如图甲所示，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 13.以下说法正确的是（ ）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14.如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上，穿过三棱镜后互相平行，则（ ）Aa光频率高 Bb光频率高Ca光穿过棱镜时间短 Db光穿过棱镜时间短15.在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存