【红对勾】高考物理复习 132 光的折射 全反射 色散课件.ppt

课时2光的波动性 梳理知识突破难点 课前自主学习 知识回顾 1 双缝干涉 1 干涉现象两列光波在空间相遇时发生叠加 在某些区域总加强 在另外一些区域总减弱 从而出现明暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象 2 产生干涉的条件两个振动情况总是相同的波源叫相干波源 只有相干波源发出的光互相叠加 才能产生干涉现象 在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹 2 薄膜干涉 1 薄膜干涉的成因由薄膜的前 后表面反射的两列光波叠加而成 劈形薄膜干涉可产生明暗相间的条纹 2 薄膜干涉的应用 2 薄膜干涉 1 当光照在薄膜上时 从膜的前后表面各反射回一列光波 这两列波即是频率相同的相干光波 由于薄膜的厚度不同 这两列光波的路程差不同 当路程差为光波波长的整数倍时 则为波峰与波峰相遇 波谷与波谷相遇 使光波的振动加强 形成亮条纹 当光波的路程差为半波长的奇数倍时 则波峰与波谷相遇 光波的振动减弱 形成暗条纹 2 相干光为薄膜前后两个界面的反射光 3 图样特点 若单色光入射 出现亮暗相间的条纹 薄膜厚度相等的地方对应同一级条纹 若白光入射 出现彩色条纹 在同一级条纹中 从紫色到红色对应的薄膜厚度从薄到厚 注意 若用单色光实验 在屏上得到明暗相间的条纹 若用白光实验 中央是白色条纹 两侧是彩色条纹 用同一实验装置做干涉实验 红光干涉条纹的间距最大 紫光干涉条纹间距最小 故可知红光波长大于紫光 红光频率小于紫光 知识回顾 1 光的衍射现象光在遇到障碍物时 偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射 2 光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小 或者跟波长差不多时 光才能发生明显的衍射现象 3 各种衍射图样 1 单缝衍射 中央为亮条纹 两侧有明暗相间的条纹 但间距和亮度不同 白光衍射时 中央仍为白光 最靠近中央的是紫光 最远离中央的是红光 2 圆孔衍射 明暗相间的不等距圆环 3 泊松亮斑 光照射到一个半径很小的圆板后 在圆板的阴影中心出现的亮斑 这是光能发生衍射的有力证据之一 要点深化 1 光的干涉和光的衍射的关系 1 光的干涉和光的衍射都是光波叠加的结果 只是干涉条纹是通过双缝的两束相干光的叠加 而衍射是通过单缝或三缝及更多缝的光相遇时叠加的结果 在双缝干涉实验中 光在通过其中的每个狭缝时 都会先发生衍射 而后衍射的光相遇再发生干涉 因此 干涉中也有衍射 2 干涉和衍射的图样有相似之处 都是明暗相间的条纹 只是干涉条纹中各条纹宽度和亮度都相同 而衍射条纹中各条纹宽度和亮度均不等 中央条纹最宽最亮 2 光的直线传播与光的衍射的关系光的直线传播只是一种特殊情况和近似说法 光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的 在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下 衍射现象不明显 也可以认为光是沿直线传播的 在障碍物的尺寸可以与光的波长相比 甚至比光的波长还小时 衍射现象十分明显 这时就不能说光是沿直线传播的了 注意 不能误认为光的衍射现象否定了光的直线传播规律 光的直线传播和光的衍射现象并不矛盾 它们是同一问题的两个方面 在不同条件下分别表现出直线传播或衍射两种特性 解析 双缝干涉条纹平行等距 且波长越大 条纹间距越大 而红光波长大于蓝光波长 故第一幅图为红光 第三幅图为蓝光 又由于黄光波长比紫光波长大 故第四幅图为黄光的衍射图样 第二幅为紫光的衍射图样 答案 b 知识回顾 1 光的偏振 沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光 自然光通过偏振片后只剩下沿某一方向振动的光叫偏振光 2 光的偏振证明了光是一种横波 要点深化 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 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 应用 照相机镜头 立体电影 消除车灯眩光等 基础自测 如图3所示 让灯光通过偏振片p 在偏振片p的后面再放置另一个偏振片q 转动q观察通过两块偏振片的透射光 当透射的光线最强时 记录p q放置的位置关系 如果在这一位置处将p转动90 在q的另一侧观察到的现象是 a 射出光线的强度保持不变b 有光线射出 强度变弱c 有光线射出 强度变强d 无光线射出 解析 由于光波为横波 在透射的光线最强时 两个偏振片p q的透振方向平行 当偏振片p转动90 后 两个偏振片透振方向垂直 能够透射过p的光线不能够透射过q 所以在偏振片q的另一侧看不到任何光线 答案 d 师生互动规律总结 课堂讲练互动 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 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 例2 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图6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6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 变式2 1登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射 尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射 否则将会严重地损害视力 有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小对眼睛伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率为n 1 5 所要消除的紫外线的频率为8 1 1014hz 那么他设计的这种 增反膜 的厚度至少是多少 例3 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 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 4 这个实验说明了光是一种横波 答案 见解析 题后反思解答此题应把握以下三点 1 色散 衍射 干涉原理与现象的区别 2 发生明显衍射的条件 3 光的偏振的实验 解析 激光束照射圆盘 中心形成的亮斑 说明激光绕过了圆盘 所以现象应是衍射 证实了激光具有波动性 答案 衍射波动说 感悟真题检验技能 随堂巩固训练 1 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像更清晰d 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到彩色条纹 解析 每个偏振片只能让某一方向振动的光透过 两偏振片透振方向平行时 透光最强 透振方向垂直时 透光最弱 a可以反映偏振现象 应用光的反射可以获得偏振光 b可以反映光的偏振特性 c选项是光的偏振现象的应用 而d现象是光的衍射现象 故选d 答案 d a 若将像屏向左平移一小段距离 屏上的干涉条纹将变得不清晰b 若将像屏向右平移一小段距离 屏上仍有清晰的干涉条纹c 若将双缝间距离d减小 像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小d 若将双缝间距离d减小 像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大答案 bd a 这是利用光的干涉现象b 这是利用光的偏振现象c 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝粗了d 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝细了解析 由于是激光束越过细丝 也就是通过障碍物 所以为光的衍射现象 当抽制的丝细了的时候 丝的直径较接近激光的波长 衍射现象明显 答案 d a 干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果b 干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果c 将上玻璃板平行上移 条纹向着劈尖移动d 观察薄膜干涉条纹时 应在入射光的另一侧 解析 根据薄膜干涉的产生原理 上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成 当波峰与波峰 波谷与波谷相遇叠加时 振动加强 形成亮条纹 所以a项对b项错 因相干光是反射光 故观察薄膜干涉时 应在入射光的同一侧 故d项错误 根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的 当上玻璃板平行上移时 同一厚度的空气膜向劈尖移动 故条纹向着劈尖移动 故c项正确 答案 ac 1 偏振片a的作用是什么 2 偏振现象证明了光是一种 3 以下说法中正确的是 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 解析 1 自然光源发出的光不是偏振光 但当自然光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 偏振现象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