高考物理总复习 第5讲 光的波动性课件 新人教版选修34.ppt

对应学生用书p246 一 光的干涉1 产生条件 1 两列光的相同 振动方向相同 且具有恒定的 才能产生稳定的干涉图样 2 将同一列光波分解为两列光波 可以获得相干光源 和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源 相位差 频率 双缝干涉 2 两种典型的干涉 1 杨氏双缝干涉 原理如图所示 明 暗条纹的条件 单色光 形成的条纹 中央为明条纹 a 光的路程差r2 r1 k 0 1 2 光屏上出现明条纹 b 光的路程差r2 r1 k 0 1 2 光屏上出现暗条纹 明暗相间 k 白光 光屏上出现条纹 且中央亮条纹是 填写颜色 条纹间距公式 x 2 薄膜干涉 相干光 光照射到透明薄膜上 从薄膜的两个反射的两列光波 图样特点 同双缝干涉 同一条亮 或暗 纹对应薄膜的相等 应用 利用光的干涉检查平整度 彩色 白色 表面 厚度 增透膜 1 用白光做双缝干涉实验时 中央出现白色条纹 两侧出现彩色条纹的原因 从双缝射入的两列光波中 各种色光都能形成明暗相间的条纹 各种色光都在中央条纹处形成亮条纹 从而复合成白色条纹 两侧各色光的条纹间距与波长成正比 即红光的亮纹间宽度最大 紫光亮纹间宽度最小 即除中央条纹以外的其他条纹不能完全复合 这样便形成了彩色条纹 2 薄膜干涉的成因 薄膜特点 如图所示 由于重力作用 肥皂膜上薄下厚 相干光线 薄膜前表面aa 和后表面bb 的反射光线叠加 亮纹条件 在p1 p2处 薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差 当光程差等于波长整数倍时形成亮条纹 暗纹条件 在q处 光程差等于半波长的奇数倍 形成暗条纹 二 光的衍射1 光的衍射 光绕过偏离直线传播的现象 2 发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长 甚至比光的波长的时候 衍射现象才会明显 障碍物 相差不多 还小 3 衍射条纹的特点 1 单缝衍射 单色光的衍射图样为中间的单色条纹 两侧是的条纹 条纹宽度比中央窄且暗 白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹 两侧是渐窄且暗的彩色条纹 2 圆孔衍射 明暗相间的圆环 3 泊松亮斑 圆盘衍射 当光照到 选填 透明 或 不透明 的半径很小的小圆盘上时 在圆盘的阴影中心出现 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 宽且亮 明暗相间 不等距 不透明 亮斑 1 干涉和衍射是波的特征 波长越长 干涉和衍射现象越明显 在任何情况下都可以发生衍射现象 只是明显与不明显的差别 2 衍射现象说明 光沿直线传播 只是一种特殊情况 只有在光的波长比障碍物小得多时 光才可以看做是沿直线传播 三 光的偏振1 偏振 光波只沿的方向的振动 2 自然光 太阳 电灯等普通光源发出的光 包括在垂直于传播方向上沿振动的光 而且沿各个方向振动的光波的都相同 这种光叫做自然光 3 偏振光 在于传播方向的平面上 只沿某个特定方向振动的光 光的偏振证明光是 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光 4 偏振光的应用 应用于照相机镜头 消除车灯眩光等 某一特定 一切方向 强度 垂直 横波 立体电影 1 对偏振片的理解偏振片并非刻有狭缝 而是具有一种特征 即存在一个透振方向 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 2 自然光和偏振光的比较 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 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 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nb 4 故b光在po间有4条暗纹 答案 1 暗条纹 2 亮条纹 3 见尝试解答 4 4条 如右图所示 在双缝干涉实验中 已知ss1 ss2 且s1 s2到光屏上p点的路程差 r 1 5 10 6m 1 当s为 0 6 m的单色光源时 在p点处将形成 条纹 2 当s为 0 5 m的单色光源时 在p点处将形成 条纹 均选填 明 或 暗 答案 1 暗 2 明 衍射与干涉的比较 注意 1 白光发生光的干涉 衍射和光的色散都可出现彩色条纹 但光学本质不同 2 区分干涉和衍射 关键是理解其本质 实际应用中可从条纹宽度 条纹间距 亮度等方面加以区分 尝试解答 白光作为光源 屏上将呈现彩色条纹 a错 b为红光的双缝干涉 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 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 答案 bd 2012 南平联考 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样 下图的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是 a a cb b cc a dd b d 答案 d 1 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 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 光的偏振现象说明光波是横波 2 应用 照相机镜头 立体电影 消除车灯眩光等 3 当狭缝的宽度很小并保持一定时 分别用红光和紫光照射狭缝 看到的衍射条纹的主要区别是 4 如下图所示 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 尝试解答 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 可把光看作沿直线传播 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 4 这个实验说明了光是一种横波 答案 见尝试解答 如图所示 p是一偏振片 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 哪几种光照射p时能在p的另一侧观察到透射光 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 角振动的光 解析 太阳光是自然光 沿各个方向振动的光都有 所以在偏振片另一侧可看到透射光 沿竖直方向振动的光 与p的透振方向相同 能透过偏振片 沿与竖直方向成45 角振动的光 有部分光能透过偏振片p 故a b d正确 答案 abd 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 错因分析 认为金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转时引起条纹变化 误选a b c的一项 处理薄膜干涉问题时要注意什么是干涉膜 相干光来源哪些面的反射光 了解路程差与膜的厚度成2倍的关系 要熟悉课本的薄膜干涉的实例 对于相机镜头的增透膜 它是前后膜面的反射光干涉相消来增加透光度的 正确解答 当金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转 膜的厚度几乎没变化 所以膜前后表面反射光的路程差情况未变 所以d正确 答案为d 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之上 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 1 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度差相同 现若在图 甲 装置中抽去一张薄片 则当光竖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 该题主要考查获取和处理信息的能力 当抽去一张纸片后 两玻璃表面之间夹角减小 由数学知识可知 要保持两相邻条纹所对应的薄膜厚度差相同 则两相邻条纹间距一定增大 即观察到的干涉条纹变疏 选项a正确 说明 任意相邻明条纹 或暗条纹 所在位置下面对应的薄膜厚度差恒定 答案 a 对应学生用书p248 1 2012 上海卷 下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样 则 a 甲为紫光的干涉图样b 乙为紫光的干涉图样c 丙为红光的干涉图样d 丁为红光的干涉图样 解析 光通过双缝产生的干涉图样是等宽的条纹 丙与丁不是干涉图样 是衍射图样 c d错 光产生的干涉图样 波长越长条纹间距越大 所以甲为红光的干涉图样 乙为紫光的干涉图样 b正确 答案 b 2 关于光的干涉 下列说法中正确的是 a 在双缝干涉现象里 相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的b 在双缝干涉现象里 把入射光由红光换成紫光 相邻两个明条纹间距将变宽c 只有频率相同的两列光波才能产生干涉d 频率不同的两列光波也能产生干涉现象 只是不稳定 答案 c 3 如下图所示 两光屏间放有两个偏振片 它们四者平行共轴 现让太阳光沿轴线通过光屏m上的小孔照射到固定不动的偏振片p