高考物理一轮复习 第十三章 光学 电磁波 相对论（第2课时）光的波动性课件.ppt

第2课时光的波动性 考点一光的干涉和衍射 1 衍射与干涉的比较 2 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 例1 2016 长沙模拟 如图所示 a b c d四个图是不同的单色光形成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是光的干涉图样b c d是光的干涉图样c 形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短d 形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短 反思总结 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 1 根据条纹的宽度区分 双缝干涉的条纹的宽度相同 而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽 两侧的亮条纹逐渐变窄 2 根据条纹的间距区分 双缝干涉条纹的间距是相等的 而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄 3 根据亮条纹的亮度区分 双缝干涉条纹 从中央亮纹往两侧亮度变化很小 而单缝衍射条纹中央亮纹最宽 两侧的亮纹逐渐变暗 1 多选 2016 济南模拟 抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细 如图所示 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对 答案 ad 考点二薄膜干涉现象 1 薄膜干涉现象如图所示 竖直的肥皂薄膜 由于重力的作用 形成上薄下厚的楔形 2 薄膜干涉原理分析 1 相干光 光照射到透明薄膜上 从薄膜的两个表面反射的两列光波 2 图样特点 同双缝干涉 同一条亮 或暗 条纹对应的薄膜的厚度相等 单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹 白光照射薄膜时形成彩色条纹 3 薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图所示 两板之间形成一楔形空气膜 用单色光从上向下照射 如果被检查平面是平整光滑的 我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹 若被检查平面不平整 则干涉条纹发生弯曲 例2 2015 荆州模拟 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图 a 是点燃的酒精灯 在灯芯上撒些食盐 图 b 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30 b 当金属丝圈旋转45 时 干涉条纹同方向旋转90 c 当金属丝圈旋转60 时 干涉条纹同方向旋转30 d 干涉条纹保持原来状态不变解析 在转动金属丝圈的过程中 由于肥皂液薄膜的厚度不变 故反射形成的光的路程差不会发生变化 故产生的干涉条纹仍保持原来状态不变 故选项d正确 答案 d 2 2016 青岛模拟 在研究材料a的热膨胀特性时 可采用如图所示的干涉实验法 a的上表面是一光滑平面 在a的上方放一个透明的平行板b b与a上表面平行 在它们之间形成一厚度均匀的空气膜 现在用波长为 的单色光垂直照射 同时对a缓慢加热 在b上方观察到b板的亮度发生周期性变化 当温度为t1时最亮 然后亮度逐渐减弱至最暗 当温度升高到t2时 亮度再一次回到最亮 1 在b板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的 2 温度由t1升高到t2时 a的高度升高多少 考点三光的偏振现象 1 自然光与偏振光的比较 2 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 光的偏振现象说明了光波是横波 2 应用 照相机镜头 立体电影 消除车灯眩光等 例3 多选 2016 太原模拟 如图所示 偏振片p的透振方向 用带有箭头的实线表示 为竖直方向 下列四种入射光束中 能在p的另一侧观察到透射光的是 a 太阳光b 沿竖直方向振动的光c 沿水平方向振动的光d 沿与竖直方向成45 角方向振动的光 解析 偏振片只让沿某一方向振动的光通过 当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时折射光的强度不同 它们平行时最强 而垂直时最弱 太阳光是自然光 光波可沿任何方向振动 所以在p的另一侧能观察到透射光 沿竖直方向振动的光 振动方向与偏振片的透振方向相同 当然可以看到透射光 沿水平方向振动的光 其振动方向与透振方向垂直 所以看不到透射光 沿与竖直方向成45 角方向振动的光 其振动方向与透振方向不垂直 仍可看到透射光 答案 abd 3 多选 2016 唐山模拟 如图所示 一玻璃柱体的横截面为半圆形 让太阳光或白炽灯光通过狭缝s形成细光束从空气射向柱体的o点 半圆的圆心 产生反射光束1和折射光束2 现保持入射光不变 将半圆柱绕通过o点垂直于纸面的轴线转动 使反射光束1和透射光束2恰好垂直 在入射光线的方向上加偏振片p 偏振片与入射光线垂直 其透振方向在纸面内 这时看到的现象是 a 反射光束1消失b 透射光束2消失c 反射光束1和透射光束2都消失d 偏振片p以入射光线为轴旋转90 角 透射光束2消失 解析 自然光射到界面上 当反射光与折射光垂直时 反射光和折射光的偏振方向相互垂直 且反射光的偏振方向与纸面垂直 折射光的偏振方向与纸面平行 因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片p时 因反射光垂直于纸面 则反射光束1消失 透射光束2不消失 选项a正确 b c均错误 偏振片p转动90 平行于纸面内的光消失 则透射光束2消失 选项d正确 答案 ad 光的双缝干涉现象中亮暗条纹的判断光的双缝干涉现象中亮 暗条纹的条件 原理如图所示 1 单色光 形成明暗相间的条纹 中央为亮条纹 1 光的路程差 r r2 r1 k k 0 1 2 光屏上出现亮条纹 方法技巧思维提升 典例 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 1 10 6m 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6 10 7m 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 15 10 7m 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