高考物理一轮总复习 第4章 第1节 光的干涉及衍射课件 鲁科版选修34.ppt

考点强化 光的干涉及衍射 1 考点精讲 2 典例剖析 3 规律方法 4 跟踪训练 选修3 4机械振动机械波光电磁波相对论简介 5 真题演练 一 考点精讲 1 考点精讲 1 光的干涉和衍射比较 在光重叠区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象 两束光频率相同 相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或小得多 杨氏双缝干涉实验 单缝衍射 圆孔衍射 不透明圆盘衍射 条纹宽度相等 条纹宽度不等 中央最宽 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 清晰条纹 亮度基本相等 中央条纹最亮 两边变暗 干涉 衍射都是波特有的现象 干涉 衍射都有明暗相间的条纹 单缝衍射图样 双缝干涉及图样 干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果 从本质上讲 衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理 在衍射现象中 可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波 它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹 2 薄膜干涉 1 相干光来自于薄膜的前 后表面 或上 下表面 反射回来的两列反射光 2 薄膜干涉的应用 增透膜 检查工件的平整度 如图所示 3 观察薄膜干涉条纹时 应该与光源处在薄膜的同一侧观察 振动情况相同 振动情况相反 3 光的色散 1 色散现象 白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱 如图所示 2 成因 由于n红 n紫 所以以相同的入射角射到棱镜界面时 红光和紫光的折射角不同 就是说紫光偏折得更明显些 当它们射出另一个界面时 紫光的偏折角 红光的偏折角 最大 最小 3 各种色光的比较 低 高 小 大 大 小 长 短 大 小 小 大 二 典例剖析 2 典例剖析 例1 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 解析显隐 双缝干涉及图样 例2 多选 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细 如图示 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 解析显隐 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 三 规律方法 3 规律方法 1 等倾干涉条纹是均匀的 相邻明纹间的高度差是一个常数 是由厚度决定的 如图示 若薄片变厚 增大 第一条明纹位置向左移动且相邻明纹的间距变密 2 若被检查平面平整 则干涉图样是等间距明暗相间的平行直条纹 若某处凹下 则对应明 暗 条纹提前出现 如图 a 所示 若某处凸起 则对应明 暗 条纹延后出现 如图 b 所示 薄膜干涉的应用 变式训练1 干涉和衍射的图样 多选 如图示 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 解析显隐 解析干涉图样是等间距的 衍射图样是中间宽两边窄的 答案ab 注意两图样有何区别 变式训练2 薄膜干涉 多选 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上 一端用薄片垫起 构成空气劈尖 让单色光从上方射入 如图所示 这时可以看到明暗相间的条纹 下面关于条纹的说法中正确的是 解析显隐 解析由薄膜干涉原理知 上述现象由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成 当波峰与波峰 波谷与波谷相遇叠加时 振动加强 形成亮纹 故a项对 b项错 因相干光是反射光 故应在入射光的同一侧观察薄膜干涉 d项错误 条纹的位置与空气膜的厚度是对应的 当上玻璃板平行上移时 同一厚度的空气膜向劈尖移动 故条纹向着劈尖移动 故c项正确 答案ac a 干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果b 干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果c 将上玻璃板平行上移 条纹向着劈尖移动d 观察薄膜干涉条纹时 应在入射光的另一侧 四 跟踪训练 4 跟踪训练 跟踪训练 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 解析显隐 跟踪训练 在如图甲所示 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 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 干涉条纹不等距是因为空气膜厚度是均匀变化d 以上说法都不正确 解析 由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜 所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面 故a正确 由于凸透镜的下表面是圆弧面 所以形成的薄膜厚度不是均匀变化 形成不等间距的干涉条纹 故a正确 答案 a 解析显隐 跟踪训练 多选 2013年9月12日国务院办公厅下发文件 大气污染防治行动计划 以改善人们的生活环境 其中雾霾天气严重影响人们的身体健康 发生雾霾天气时能见度只有几米 天气变黄变暗 这是由于这种情况下 a 只有波长较短的一部分光才能到达地面b 只有波长较长的一部分光才能到达地面c 只有频率较大的一部分光才能到达地面d 只有频率较小的一部分光才能到达地面 解析根据光发生明显衍射的条件 发生雾霾天气时 只有波长较长 频率较小的一部分光发生衍射绕过空气中的颗粒物到达地面 选项a c错误 b d正确 答案bd 解析显隐 跟踪训练 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 解析当单缝宽度一定时 波长越长 衍射现象越明显 条纹间距也越大 黄光波长大于绿光波长 所以条纹间距变窄 a c正确 当光的波长一定时 单缝宽度越小 衍射现象越明显 衍射条纹间距也会变宽 b错误 当光的波长一定 单缝宽度也一定时 增大单缝到屏的距离 衍射条纹间距也会变宽 d正确 答案acd 解析显隐 跟踪训练 一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹 除中央白色亮纹外 两侧还有彩色条纹 其原因是 a 各色光的波长不同 因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同b 各色光的速度不同 因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同c 各色光的强度不同 因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同d 上述说法都不正确 解析白光包含各种颜色的光 它们的波长不同 在相同条件下做双缝干涉实验时 它们的干涉条纹间距不同 所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹 答案a 解析显隐 五 真题演练 5 真题演练 真题 2013 大纲全国 14