【志鸿优化设计】（安徽专用）高考物理一轮复习 第十二章 光学第二节光的干涉 衍射 偏振教学案 新人教版.doc

第二节光的干涉衍射偏振一、光的干涉1定义两列_相同、_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相干条件只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象。相干光源是指_相同(振动情况相同)的两列光波。3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为_条纹，两边是_条纹。(2)亮、暗条纹的判断：xn(n0,1,2，)，即到双缝的距离差为波长的_倍的点出现亮条纹，xn(n0,1,2，)即到双缝的距离差为半波长_倍的点出现暗条纹。4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。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。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)。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。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。1取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现象，有关这一现象的叙述正确的是( )a这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果b这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果c这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果d这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果2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象更清晰d通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹3(2012六安寿县正阳中学期末)如图所示，s是波源，mn为两块挡板，其中m固定，n可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得a点没有振动，为了使a点能发生振动可采用的方法是( )增大波源的频率减小波源的频率将n板向上移动一些将n板向下移动一些a b c d4(2012上海高考)如图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则( )a甲为紫光的双缝干涉图样 b乙为紫光的双缝干涉图样c丙为红光的双缝干涉图样 d丁为红光的双缝干涉图样一、光的干涉和衍射的异同自主探究1(1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是_现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是_现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是_现象。(2)凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是_。要使光产生明显的衍射，条件是_。(3)当狭缝的宽度很小并保持一定时，用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是_。思考：光的干涉和衍射的异同？二、对光的偏振的理解自主探究2如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片p和q，以光的传播方向为轴旋转偏振片p或q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明_。思考：自然光与偏振光的比较？命题研究一、双缝干涉中明暗条纹的分析【题例1】如图所示，在双缝干涉实验中，s1和s2为双缝，p是光屏上的一点，已知p点与s1、s2的距离之差为2.110-6 m，分别用a、b两种单色光在空气中做双缝干涉实验。(1)已知a光在空气中的波长为610-7 m，问p点是亮条纹还是暗条纹？(2)已知b光在某种介质中波长为3.1510-7 m，当b光从这种介质射向空气时，临界角为37，问p点是亮条纹还是暗条纹？(3)若让a光照射s1，b光照射s2，试分析光屏上能观察到的现象。(4)设光屏上o为到s1和s2路程相等的点，则b光在po间有几条暗纹？解题要点：规律总结分析双缝干涉中明暗条纹问题的技巧1一般解题步骤(1)由题设情况依真n介，求得光在真空(或空气)中的波长。(2)由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹。(3)根据明条纹的判断式rk(k0,1,2)或暗条纹的判断式r(2k1)(k0,1,2)，判断出k的取值，从而判断条纹数。2应注意的问题(1)真n介可以根据c真、v介、n三个式子推导得到。(2)两列光发生干涉的条件是两列光的频率相同，振动方向相同，相位差恒定。(3)相干光的获得方法。将一束光分成两束而获得，此法称为分光法。利用激光。命题研究二、光的薄膜干涉【题例2】 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )a当金属丝圈旋转30时干涉条纹同方向旋转30b当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90c当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30d干涉条纹保持原来形状不变思路点拨：1.光的薄膜干涉中相干光源是如何获得的？2干涉条纹为什么是水平的？解题要点：规律总结1薄膜干涉是由于光在薄膜前后两个表面上反射的光引起的，一般来说在不同厚度的薄膜上的光程差不同，所以同一厚度薄膜的两个表面反射的光发生干涉即形成同一条纹。2薄膜干涉中条纹间距与厚度变化快慢有关，厚度变化越快，条纹间距越小。1下列现象中能证明光是横波的是( )a光的色散 b光的干涉c光的衍射 d光的偏振2(2012福建理综)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：下列说法哪一个是错误的_。(填选项前的字母)a调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝b测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐c为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x=a/(n-1)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_ mm。3甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为x，若x甲x乙，则下列说法正确的是( )a甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生b真空中甲光的波长一定小于乙光的波长c甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量d在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光4(2012福州模拟)在柏油马路和湖面上常常会看到耀眼的眩光，它使人的视觉疲劳。这些天然的眩光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光。由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光。要想消除这种眩光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了。同理，要想消除从竖直面反射来的眩光，如玻璃窗反射来的眩光，所用偏振轴应取水平方向。请回答下列两个问题。(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？参考答案基础梳理自测知识梳理一、1.频率振动情况2频率3(1)白色彩色(2)整数奇数4前、后二、1.阴影里2尺寸小3(1)对称(3)泊松三、1.特定方向2强度3特定方向基础自测1b解析：形成干涉条纹是有一定条件的，即两列相干光的光程差需要连续变化，xk时，形成明条纹，当x(2k1)时，形成暗条纹，当入射光是白光时，就会形成彩色条纹，对平板玻璃而言，每一块平板玻璃上下表面都是平行的，故不具备产生干涉条纹的条件，而中间的空气膜，则可能具备这一条件，选项b正确。2a解析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强达到最大。当其中一个偏振片转动180的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光强先增强，然后又减小到零。选项a正确。2d解析：由光的偏振现象的知识可知a、b、c均反映了光的偏振特性，只有d选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，选项d正确。3c解析：如图所示，要使发生明显的衍射现象，有两种方法：一是缩短m与n间距；二是增长水波的波长。所以将n板向上移或减小波源的频率，从而使波长变长。故可采用的方法是。故选c。4b解析：单色光的双缝干涉条纹是等距离宽度的，波长越长，条纹越宽，红光波长比紫光的长，b正确。核心理解深化【自主探究1】 答案：见解析解析：(1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象；露珠呈现的彩色是光的色散；通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象。(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看做沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象。(3)红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远。提示：光的衍射和干涉的异同【自主探究2】 答案：这个实验说明了光是一种横波。提示：自然光和偏振光的比较自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向考向探究突破【题例1】 答案：(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析(4)4条解析：(1)路程差y2.1106 m，a6107 m，路程差y与a光波长的倍数关系为na3.5所以p点为暗条纹(2)根据临界角与折射率的关系sin c得n由此可知，b光在空气中的波长b为：bn介5.25107 m，路程差y与波长b的倍数关系为nb4可见，用b光作光源，p点为亮条纹(3)若让a光和b光分别照射s1和s2，通过s1、s2的光不满足相干条件，故不能发生干涉，此时光屏上只能观察到亮光。(4)由于nb4，故b光在po间有4条暗纹。【题例2】 d解析：附着在金属丝圈上的肥皂膜由于受重力作用而上薄下厚，形成劈形膜。无论在竖直平面内怎样旋转金属丝圈，这种劈形膜的厚度变化都和最初一样，故干涉条纹保持原来的形状，选d。演练巩固提升1d解析：光的色散证明白光是由各种色光混合而成；光的干涉、光的衍射证明光具有波动性，本题选项d正确。2答案：a1.970解析：调节光源高度时，不能放上单缝和双缝，不然不会得到沿遮光筒轴线的光束。手轮的读数为1.5 mm0.01 mm47.01.970 mm。螺旋测微器读数结果，以mm为单位小数点后面应有三位，还可以用来判断读数结果是否正确的依据之一。3d解析：(a)图对应的是光照到很大的中间有小圆孔的不透明挡板上，(b)图对应的是光照到不透光的小圆板上，只有选项d正确。