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.ppt

第十六章光学电磁波相对论 选考部分选修3 4 第2节光的干涉衍射偏振 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 光的干涉1 定义两列 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 双缝干涉 1 现象 单色光干涉时观察到明暗相间的条纹 白光双缝干涉的现象为中央是 条纹 两边是 条纹 2 亮 暗条纹的判断 x n n 0 1 2 即到双缝的距离差为波长的 倍的点出现亮条纹 x n n 0 1 2 即到双缝的距离差为半波长 倍的点出现暗条纹 频率 相位 振动方向 白色 彩色 整数 奇数 3 薄膜干涉光照射到薄膜上时 薄膜 表面反射的两列光相叠加 发生干涉现象 若入射光为单色光 可形成明暗相间的干涉条纹 若入射光为白光 可形成彩色的干涉条纹 前 后 二 光的衍射1 定义光离开直线路径绕到障碍物 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 跟光的波长相比差不多 甚至比光的波长还 的时候 衍射现象才会明显 阴影里 尺寸 小 3 衍射图样 1 单缝衍射 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 性 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 2 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 3 圆盘衍射 明暗相间的不等距圆环 中心有一亮斑 称为 亮斑 证实波动性 对称 泊松 三 光的偏振1 偏振现象横波只沿某一 振动 称为波的偏振现象 2 自然光若光源发出的光 包含着在垂直于光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 都相同 这种光叫自然光 特定方向 强度 3 偏振光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 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 加深理解三种衍射图样1 单缝衍射 1 单色光 中央为亮且宽的条纹 两侧为明暗相间的条纹 且越靠外 亮条纹的亮度越弱 宽度越小 中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝的宽度有关 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 白光 中央为亮且宽的白色条纹 两侧为亮度逐渐变暗 宽度逐渐变窄的彩色条纹 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 1 单色光 中央是大且亮的圆形亮斑 周围分布着明暗相间的同心圆环 且越靠外 圆形亮条纹的亮度越弱 宽度越小 中央圆形亮斑的大小与入射光的波长及圆孔大小有关 入射光的波长越长 圆孔越小 中央亮斑的直径越大 亮环或暗环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环 3 圆盘衍射 泊松亮斑图样中央有个亮斑 泊松亮斑 周围分布着明暗相间的同心圆环 而且背景是明亮的 亮环或暗环的间距随圆盘半径的增大而减小 判断正误 1 薄膜干涉是薄膜前 后表面的反射光叠加产生的 所以要观察薄膜干涉条纹 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 3 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 5 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 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 8 自然光是偏振光 即时突破 单缝衍射与双缝干涉的比较 关于杨氏双缝干涉实验 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b 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 例1 答案 b 多选 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细 如右图所示 激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同 观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 下列叙述中正确的是 a 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 由于是激光束越过细丝即绕过障碍物 所以是光的衍射现象 当抽制的丝变细的时候 丝的直径较接近激光的波长 条纹间距就大 a d正确 答案 ad 例2 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如下图甲所示 将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上 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 跟踪训练1 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 现若在图甲的装置中抽去一张纸片 则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后 从上往下观察到的干涉条纹 a 变疏b 变密c 不变d 消失 解析 如图所示 若抽去一张纸片 则三角截面空气层的倾角变小 则干涉条纹变疏 a正确 答案 a 多选 如下图所示 甲 乙为单色光通过窄缝后形成的明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b 乙为双缝干涉的图样c 甲为双缝干涉的图样d 乙为单缝衍射的图样答案 ab 跟踪训练2 自然光和偏振光的比较 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 a a b均不变b a b均有变化c a不变 b有变化d a有变化 b不变 例2 解析 白炽灯光包含向各方向振动的光 且各个方向振动的光的强度相等 所以旋转偏振片p时各方向透射光强度相同 故a点光的强度不变 白炽灯光经偏振片p后变为偏振光 当p旋转时 只有与q的偏振方向一致时才有光透过 因此b点的光强有变化 选项c正确 答案 c 奶粉中碳水化合物 糖 的含量是一个重要的指标 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 如下图所示 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 跟踪训练3 1 偏振片a的作用是 2 偏振现象证明了光是一种 3 多选 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处光强度最强 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处光强度最强 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 由于糖溶液的旋光作用 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转过了一个角度 恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时 o处光强又为最强 故b的旋转角度即为糖溶液的旋光度 若偏振片b不动而将a旋转一个角度 再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与b的透振方向一致 则a转过的角度也为 故选项a c d正确 答案 1 把自然光变成偏振光 2 横波 3 acd 多选 在双缝干涉实验中 双缝到光屏上的p点的距离之差 x 0 6 m 分别用频率为f1 5 0 1014hz和f2 7 5 1014hz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f1的单色光照射时 出现明条纹b 用频率f2的单色光照射时 出现暗条纹c 用频率f2的单色光照射时 出现明条纹d 用频率f1的单色光照射时 出现暗条纹 例1 答案 ab 错后感悟 计算时没注意到是半波长的整数倍 多选 如图所示 a b c d四个图是不同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是光的双缝干涉图样 c d是光的单缝衍射图样b a b是光的单缝衍射图样 c d是光的双缝干涉图样c a b实验装置一样时 形成a图样光的波长比形成b图样光的波长长d c d实验装置一样时 形成c图样光的波长比形成d图样光的波长长 例2 解析 干涉图样的条纹等间距 故a b是光的双缝干涉图样 单缝衍射图样的中间条纹的宽度比较大 所以c d是光的单缝衍射图样 故a正确 b错误 无论是干涉还是衍射 形成的条纹间距大的波长长 故c正确 d错误 答案 ac 错后感悟 单缝衍射图样的中间条纹的宽度比较大 下列现象中 属于光的色散的是 a 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c 海市蜃楼现象d 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 例3 解析