江苏省高考物理大一轮复习 第十三章（选修34）4 光的干涉、衍射和偏振课件.ppt

第十三章选修3 4 第4讲光的干涉 衍射和偏振 相干光源 亮 暗 相互隔开 波长 小 4 光的衍射 光遇到障碍物时 偏离 的方向而射到 区域的现象 产生衍射的条件是 可以跟光的波长相比 甚至比光的波长还 5 衍射光栅 实验表明 如果增加狭缝的个数 衍射条纹的宽度将 亮度将 光学仪器中的衍射光栅就是据此制成的 它是由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学仪器 直线传播 阴影 障碍物的尺寸 小 变窄 增加 等宽 等距离 6 光的偏振 1 自然光 在垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光 2 偏振光 振动沿着某一个特定的方向的光 由光的偏振可得光是一种 立体电影是光的偏振的实际应用 7 相干光 相同 恒定 偏振方向一致的光 8 激光的特点 1 是一种人工产生的相干光 具有高度的 性 2 非常好 3 高 激光的一个重要应用是 照相 横波 频率 相位差 相干 平行度 亮度 全息 双缝干涉 典题演示1 2015 新课标 卷 在双缝干涉实验中 分别用红色和绿色的激光照射同一双缝 在双缝后的屏幕上 红光的干涉条纹间距 x1与绿光的干涉条纹间距 x2相比 x1 x2 填 或 若实验中红光的波长为630nm 双缝到屏幕的距离为1m 测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10 5mm 则双缝之间的距离为 mm 0 3 薄膜干涉 典题演示2如图甲所示 用单色光照射透明标准板来检查平面n的上表面的平滑情况 观察到现象如图乙所示的条纹中的a和b的情况 这说明 a n的上表面a处向上凸起b n的上表面b处向上凸起c n的上表面a处向下凹陷d n的上表面b处向下凹陷 bc 解析 利用光的薄膜干涉来检查平面 如果被检测的平面是平的 那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上 如果被测平面的某处凹下去了 这时干涉条纹就不是直线 在凹处的干涉条纹将向楔形膜中薄的一侧弯曲 如果被测平面某处凸起 则该处的干涉条纹将向楔形膜中厚的一侧弯曲 1 干涉与衍射的比较 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同的原理 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 典题演示3下列说法中正确的是 a 肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的b 天空中彩虹是光的干涉现象造成的c 圆屏阴影中心的亮斑 泊松亮斑 是光的衍射现象造成的d 在阳光照射下 电线下面没有影子 是光的衍射现象造成的 ac 解析 肥皂泡的彩色条纹是薄膜干涉的结果 由于阳光中不同频率的色光在膜的不同厚度处经膜的上下或前后表面反射产生加强或减弱 互相重叠形成彩色 a正确 彩虹是阳光的折射形成的光的色散现象 b错误 泊松亮斑是单色光绕过圆屏而会聚到阴影中心的光的衍射现象 c正确 因为电线的尺寸太小 电线下面的地面上没有形成电线的本影区 所以看不到影子 d错误 1 自然光与偏振光的区别除了直接从光源发出的光外 日常生活中遇到的光大都是偏振光 1 自然光 在任意一个垂直于光传播方向上振动的光波的强度都相同 2 偏振光 在垂直于光波传播方向的平面内 只沿某一个特定方向振动的光 对偏振现象的理解 2 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 注意 误认为偏振片就是刻有狭缝的薄片 偏振片并非刻有狭缝 而是具有一种特征 即存在一个偏振方向 只让平行于该方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收了 3 偏振光的理论意义及应用 1 理论意义 光的干涉和衍射现象充分说明了光是波 但不能确定光波是横波还是纵波 光的偏振现象说明光波是横波 2 光的偏振现象有很多应用 如在拍摄日落时水面下的景物 池中的游鱼 玻璃橱窗里的陈列物的照片时 由于水面或玻璃表面的反射光的干扰 常使景象不清楚 如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片 让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直 就可以减弱反射光的影响而使景象清晰 夜晚行车时 对方照射过来的光很强 若加一个偏振片 可减弱对眼睛的照射 需使偏振片的透振方向与对面射来的偏振光的振动方向垂直 立体电影也是利用了光的偏振原理 典题演示4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 bd 解析 自然光沿各个方向是均匀分布的 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 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 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 1 某同学使用激光器作光源 在不透光的挡板上开一条缝宽为0 05mm的窄缝 进行光的衍射实验 如图甲所示 则他在光屏上看到的条纹是图乙中的 d 解析 激光照射到单缝发生衍射 单缝衍射条纹的特点是条纹明暗相间 中央条纹宽 两侧的条纹窄 单缝衍射条纹与单缝平行 d正确 2 在杨氏双缝干涉实验中 如果 a 用白光作为光源 屏上将呈现黑白相间的条纹b 用红光作为光源 屏上将呈现红黑相间的条纹c 用红光照射一条狭缝 用紫光照射另一条狭缝 屏上将呈现彩色条纹d 用紫光作为光源 遮住其中一条狭缝 屏上将呈现间距不等的条纹 解析 白光作为光源 屏上将呈现彩色条纹 a错误 用红光做双缝干涉 图样为红黑相间 故b正确 红光和紫光频率不同 不能产生干涉图样 c错误 遮住一条狭缝时 紫光将发生单缝衍射 形成衍射图样 d正确 bd 3 下列有关薄膜干涉的说法中 正确的是 a 薄膜干涉说明光具有波动性b 如果薄膜的厚度不同 产生的干涉条纹一定不平行c 干涉条纹一定是彩色的d 利用薄膜干涉也可以 增透 解析 干涉和衍射都证明光具有波动性 如果薄膜厚度均匀变化 则干涉条纹一定平行 白光的干涉条纹为彩色条纹 单色光的干涉条纹则与该光同颜色 当膜的厚度为四分之一波长时 两反射光叠加后减弱 则会 增透 ad 4 关于光的偏振现象 下列说法中正确的是 a 偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同b 自然光在水面反射时 反射光和折射光都是一定程度的偏振光c 光的偏振现象说明光是一种纵波d 照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用 b 解析 自然光是在垂直于传播方向上的沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同 而不是偏振光 故a错误 自然光在水面反射时 反射光和折射光的振动方向不同 都是一定程度的偏振光 所以b正确 光的偏振现象说明光是一种横波 故c错误 照相机的增透膜 使得反射光发生干涉从而使其减弱 镀膜是光的干涉现象的应用 故d错误 5 2016 南通 泰州 扬州 淮安二模 2016年 科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化 这是引力波存在的直接证据 关于激光 下列说法中正确的是 a 激光是自然界中某种物质直接发光产生的 不是偏振光b