【导与练】高考物理一轮复习 第12章第2单元 光的波动性课件 新人教版.ppt

一 光的干涉1 光的干涉在两列光波的叠加区域 某些区域的光被 出现亮纹 某些区域的光被 出现暗纹 且区域和区域互相间隔的现象叫做光的干涉现象 2 干涉的条件两列 情况完全相同的光相遇 加强 减弱 加强 减弱 频率相同 振动 3 典型的干涉实验 1 双缝干涉 明暗条纹条件 双缝处光振动情况完全相同 光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波的整数倍处出现 与两个狭缝的路程差是半波长的倍处出现暗条纹 条纹的特点 相邻明条纹 或暗条纹 的间距 且 x 其中 为波长 d为双缝间距 l为缝到屏的距离 实验装置不变的条件下 干涉条纹的间距最大 紫光的干涉条纹间距最小 若换用白光 在屏上得到条纹 且中央为 2 薄膜干涉 薄膜干涉 利用薄膜 如肥皂膜 两表面的光波相遇而形成的干涉 图样特点 同一条亮 或暗 条纹对应薄膜厚度 单色光在肥皂膜上 上薄下厚 形成水平状的的条纹 白光入射时形成彩色条纹 波长 亮条纹 奇数 相等 红光 彩色 白色 前后 反射 相等 明暗相间 二 光的衍射1 光的衍射光绕过偏离传播的现象 2 光的明显衍射发生的条件只有当障碍物的略等于光的波长 甚至比光的波长还的时候 衍射现象才会明显 3 衍射条纹的特点单色光的衍射图样为中间且亮的单色条纹 两侧是明暗相间的条纹 条纹宽度比中央且 白光的衍射图样为中间且亮的 两侧是渐窄且暗的彩色条纹 4 泊松亮斑当光照到不透明的小圆板上 在圆板的阴影中心出现 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 障碍物 直线 尺寸 小 宽 窄 暗 宽 白条纹 亮斑 三 光的偏振1 偏振横波只沿某一特定的方向振动 称为波的偏振 2 自然光在与光波传播方向垂直的平面内 光振动 指e的振动 沿各个方向都相同 如由太阳 电灯等普通光源发出的光 3 偏振光在与光波传播方向垂直的平面内 只有沿着某一个振动的光 如自然光经偏振片作用后的光 振动强度 特定方向 1 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图样的光的波长短d 形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短解析 干涉图样的条纹等间距 故a正确 无论是干涉还是衍射 形成的条纹间距大的波长长 故c d均错 答案 a 2 用卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象时 下列说法不正确的是 a 中央条纹宽而亮 两侧条纹窄而暗b 用紫光做光源时观察到的条纹比用红光做光源时观察到的条纹宽c 用白光做光源时 中央呈白色条纹 两侧是彩色条纹d 若将狭缝宽度由0 5mm缩小到0 2mm 中央条纹变宽 亮度变暗解析 对于衍射条纹的特征 由12个字可以概括 中宽边窄 中亮边暗 中白边彩 其中 中白边彩 只适合于白光光源 答案 b 3 光在科学技术 生产和生活中有着广泛的应用 下列说法正确的是 a 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象b 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象c 在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象d 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象 a错 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象 b错 在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 c错 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 d正确 答案 d 4 如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置 a为标准样板 b为待测厚玻璃板 所用单色光是用普通光源加滤光片产生的 检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的 a a的上表面和b的下表面b a的上 下表面c a的下表面和b的上表面d b的上 下表面解析 本题是薄膜干涉的应用 本题易错选项是d 错选d是理解为检查的样品是b 故干涉是发生在b的上 下表面 答案 c 对双缝干涉现象的理解 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和s2距离之差为2 1 10 6m 今分别用a b两种单色光在空气中做双缝干涉实验 问p点是亮条纹还是暗条纹 1 已知a光在折射率为n 1 5的介质中波长为4 10 7m 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 思路点拨 首先计算a b两种光的波长 根据波长与p到两光源的路程差的关系判断p处是亮纹还是暗纹 答案 1 暗条纹 2 亮条纹 答案 1 1mm 2 0 75mm 对薄膜干涉现象的理解 1 薄膜特点 如右图所示 由于重力作用 皂膜上薄下厚 2 相干光线 薄膜前表面aa 和后表面bb 的反射光线叠加 3 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 4 暗纹条件 在q处 光程差等于半波长的奇数倍时 形成暗条纹 例2 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图甲所示 将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上 在一端夹入两张纸片 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相等 2 任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定 现若在图甲装置中抽去一张纸片 则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后 从上往下观察到的干涉条纹将如何变化 思路点拨 解答本题时要注意 薄膜前后表面的光程差等于薄膜厚度的2倍 答案 变疏 2 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 对光的偏振现象的理解及应用 1 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 2 偏振光的产生方式 1 偏振片只让某一方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收 2 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 3 自然光射到两种介质的界面上 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 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 应用 照相机镜头 立体电影 消除车灯眩光等 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 例3 奶粉的碳水化合物 糖 的含量是一个重要指标 可以用 旋光法 来测量糖溶液的浓度 从而鉴定含糖量 偏振光通过糖的水溶液后 偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度 这一角度 称为 旋光度 的值只与糖溶液的浓度有关 将 的测量值与标准值相比较 就能确定被测样品的含糖量了 如图所示 s是自然光源 a b是偏振片 转动b 使到达o处的光最强 然后将被测样品p置于a b之间 1 偏振片a的作用是什么 2 偏振光证明了光是一种 3 以下说法中不正确的是 a 到达o处光的强度会明显减弱b 到达o处光的强度不会明显减弱c 将偏振片b转动一个角度 使得o处光强度最大 偏振片b转过的角度等于 d 将偏振片a转动一个角度 使得o处光强度最大 偏振片a转过的角度等于 思路点拨 此装置中a为起偏器 b为检偏器 自然光通过a后会变为偏振光 当转动b时 到达o处的光强度会变化 自主解答 1 自然光源不是偏振光 但当自然光源经过偏振片后 就变成了偏振光 因此偏振片a的作用是把自然光变成偏振光 2 偏振光证明了光是一种横波 3 因为a b的透振方向一致 故a b间不放糖溶液时 自然光通过偏振片a后 变成偏振光 通过b后到o 当在a b间加上糖溶液时 由于溶液的旋光作用 使通过a的偏振光的振动方向转动了一定角度 不能再通过b 但当b转过一个角度 恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时 o处光强又为最强 故b的旋转角度即为糖溶液的旋光度 若偏振片b不动而将a旋转一个角度 再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与b的透振方向一致 则a转的角度也为 故选项a c d正确 答案 1 将自然光变为偏振光 2 横波 3 b 3 如图 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 哪几种光束照射p时不能在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 光是横波 振动方向与传播方向互相垂直 振动方向垂直于偏振片的透振方向的光不能通过偏振片 其他方向的光可以全部或部分通过偏振片 故应选c 答案 c 1 2010年高考上海卷 声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物 这是因为 a 声波是纵波 光波是横波b 声波振幅大 光波振幅小c 声波波长较长 光波波长很短d 声波波速较小 光波波速很大解析 建筑物尺度比较大 声波的波长与它相比 相差不大 能发生明显的衍射现象 而光波波长要小的多 不能发生明显的衍射现象 故c项正确 答案 c 2 2012年合肥模拟 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 答案 d 3 2011年高考北京理综 如图所示的双缝干涉实验 用绿光照射单缝s时 在光屏p上观察到干涉条纹 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样 可以 a 增大s1与s2的间距b 减小双缝屏到光屏的距离c 将绿光换为红光d 将绿光换为紫光 答案 c 4 2012年芜湖模拟