吉林省松原地区物理学科高中物理复习课件资料（精品打包118套）全国通用C054.光的波动性.ppt

光的波动性 庞留根吕叔湘中学2007年7月email dyszplg 关于 微粒说 和 波动说 光的干涉薄膜干涉杨氏双缝干涉的定量分析光的衍射光的偏振光的电磁说电磁波谱物质波光谱激光的特性及其应用例106年5月深圳市第二次调研考试106年江苏连云港市最后模拟考试22007年上海卷82007年高考广东卷112007年天津理综卷1407届南京市第一次调研测试907届南京市综合检测题 二 507届南京市综合检测 一 1207年扬州市期末调研测试206 07学年度南京市金陵中学一模206年广东东莞中学高考模拟试题306年江苏连云港市最后模拟考试4广东茂名市2007年第一次模考207年苏锡常镇四市一模7苏北五市07届调研考试9苏北五市07届调研考试11南京市07届二模试卷807年江苏省扬州市一模22007年理综全国卷 172007年高考江苏卷32007年高考江苏卷707届南京市综合检测 一 6 光的波动性 1 关于 微粒说 和 波动说 微粒说 和 波动说 都是对光的本性的认识过程中所提出的某种假说 都是建立在一定的实验基础之上的 以牛顿为代表的 微粒说 认为光是从光源发出的物质微粒 这种假说很容易解释光的直进现象 光的反射现象 光的折射现象 但在解释一束光射到两种介质界面处会同时发生反射与折射现象时 发生了很大的困难 以惠更斯为代表的 波动说 认为光是某种振动以波的形式向周围传播 这种假说很容易解释反射与折射同时存在的现象 但由于波应能绕过障碍物 所以在解释光的直进现象时遇到了困难 2 光的干涉 干涉的条件 两列相干光源 双缝干涉 由同一光源发出的光经过两个细缝后形成两列光波叠加时会产生干涉 当这两列光波到达某点的路程差 等于光的半波长的偶数倍时 该处的光相加强 出现亮条纹 当这两列光波到达某点的路程差 等于光的半波长的奇数倍时 该处的光相减弱 出现暗条纹 相邻两条干涉条纹的间距 由薄膜前后表面反射的的两列光波叠加而成 例如肥皂泡及水面上的油膜呈现的彩色花纹 薄膜干涉 劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹 增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的1 4 3 杨氏双缝干涉的定量分析 如图所示 缝屏间距l远大于双缝间距d o点与双缝s1和s2等间距 则当双缝中发出光同时射到o点附近的p点时 两束光波的路程差为 r2 r1 由几何关系得 考虑到l d和l x 可得 若光波长为 则当 k 0 1 2 时 两束光叠加干涉加强 当 k 1 2 3 时 两束光叠加干涉减弱 据此不难推算出 1 明纹坐标 k 0 1 2 2 暗纹坐标 k 1 2 3 条纹间距 上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法 光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物后面的现象 产生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸能和波长相比或比波长小 光的干涉条纹和光的衍射条纹的比较 光的干涉和光的衍射说明光是一种波 4 光的衍射 5 光的偏振 光的偏振说明光是横波 6 光的电磁说 光的干涉与衍射充分地表明光是一种波 光的偏振现象又进一步表明光是横波 麦克斯韦对电磁理论的研究预言了电磁波的存在 并得到电磁波传播速度的理论值3 11 108m s 这和当时测出的光速3 15 108m s非常接近 在此基础上麦克斯韦提出了光在本质上是一种电磁波 这就是所谓的光的电磁说 赫兹用实验证实了电磁波的存在 并测出其波长与频率 进而得到电磁波的传播速度 用实验证实了光的电磁说 光作为电磁波的一种 与其他的电磁波共同构成电磁波谱 对于电磁波谱 应了解非排布情况 产生机理及实际用途 电磁波谱 7 物质波 一切运动着的物体 小到电子 质子 大到行星 太阳 都有一种波跟它对应 这种波叫做物质波 德布罗意波 德布罗意公式 1 发射光谱 发光物体直接产生的光谱叫发射光谱 a 连续光谱 炽热的固体 液体及高压气体的光谱 包含一切波长的光 b 明线光谱 原子光谱 稀薄气体发光产生的光谱 由一些不连续的亮线组成 也叫原子光谱 如氢光谱 2 吸收光谱 连续光谱经某物质被部分吸收后产生的光谱 如太阳光谱 同一原子的明线光谱和吸收光谱一一对应 互补 3 光谱分析 每种原子都有自己的特征谱线 根据不同的特征谱线来鉴别物质和确定它的化学组成 光谱分析的优点 非常灵敏而且迅速 光谱分析的应用 鉴别物质 发现新元素等 8 光谱 9 激光的特性及其应用 激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的 其特性是 是相干光 由于是相干光 所以和无线电波一样可以调制 因此可以用来传递信息 光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物 平行度好 传播很远距离之后仍能保持一定强度 因此可以用来精确测距 激光雷达不仅能测距 还能根据多普勒效应测出目标的速度 对目标进行跟踪 还能用于在vcd或计算机光盘上读写数据 亮度高 能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量 可以用来切割各种物质 焊接金属 在硬材料上打孔 利用激光作为手术刀切开皮肤做手术 焊接视网膜 利用激光产生的高温高压引起核聚变 例1 抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细 如图所示 观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 a 这主要是光的干涉现象b 这主要是光的衍射现象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 bd 06年5月深圳市第二次调研考试1 1 下列说法正确的是 a 激光是波长很短 能量很高的电磁波 它就是 射线b 光的偏振现象证明了光波是横波c 多普勒效应在科学技术中有广泛的应用 如 多普勒测速仪等d 光电效应现象证明光具有波动性 bc 06年江苏连云港市最后模拟考试2 2 下列说法中错误的是 a 利用偏振光可以观看立体电影b 连续光谱和明线光谱都是发射光谱c 伦琴射线和 射线的产生机理相同d 由于激光的频率单一 可以用作相干光源 c 2007年上海卷8 8 光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹 衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应 这一现象说明 a 光是电磁波 b 光具有波动性 c 光可以携带信息 d 光具有波粒二象性 bc 2007年高考广东卷11 11 关于光的性质 下列说法正确的是 a 光在介质中的速度大于光在真空中的速度b 双缝干涉说明光具有波动性c 光在同种介质中沿直线传播d 光的偏振现象说明光是纵波 bc 2007年天津理综卷14 14 下列说法正确的是 a 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象b 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象c 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象d 电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的 b 07届南京市第一次调研测试9 9 如图所示为双缝干涉实验装置 绿光通过单缝s后 照射到具有双缝的挡板上 双缝s1和s2到单缝的距离相等 光通过双缝后在与双缝平行的光屏上形成干涉条纹 屏上o点距双缝s1 s2的距离相等 p点在距o点最近的第一条亮纹中心线上 如果将入射的单色光分别换成红光和蓝光 下列说法正确的是 a o点在红光的亮条纹中心线上b o点不在蓝光的亮条纹中心线上c 红光的第一条亮条纹中心线在p点的上方d 蓝光的第一条亮条纹中心线在p点的上方 ac 07届南京市综合检测题 二 5 5 如图甲所示 在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜 在两者之间形成厚度不均匀的空气膜 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上 结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹 称为牛顿环 以下说法正确的是 a 牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉形成的b 牛顿环是由透镜上表面的反射光和平面玻璃下表面的反射光发生干涉形成的c 若透镜上施加向下的压力 当压力逐渐增大时 亮环将向远离圆心方向平移d 若透镜上施加向下的压力 当压力逐渐增大时 亮环将向靠近圆心方向平移 ac 12 i 在用双缝干涉测光的波长的实验中 所用实验装置如图所示 调节分划板的位置 使分划板中心刻度线对齐其中某条亮条纹 并将其记为第一条 的中心 如图所示 此时螺旋测微器的读数为mm 转动手轮 使分划线向右侧移动到第四条亮纹的中心位置 读出螺旋测微器的读数 并由两次读数算出第一条亮条纹到第四条亮条纹之间的距离a 9 900mm 又知双缝间距d 0 200mm 双缝到屏的距离l 1 000m 则对应的光波的波长为m 如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长 则图中除了光源以外 其它不必要的器材元件有 07届南京市综合检测 一 12 1 183 6 60 10 7 滤光片 单缝 07年扬州市期末调研测试2 2 日光灯中有一个装置 启动器 其中氖泡中充有氖气 日光灯启动时启动器会发出红光 这是由于氖原子的 a 自由电子周期性的运动而发光的b 外层电子受到激发而发光的c 内层电子受到激发而发光的d 原子核受到激发而发光的 b 06 07学年度南京市金陵中学一模2 2 下列有关光现象的说法中正确的是 a 在太阳光照射下 水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象b 在光的双缝干涉实验中 若仅将入射光由绿光改为黄光 则条纹间距变宽c 光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大d 光的偏振现象说明光是一种纵波 bc 06年广东东莞中学高考模拟试题3 3 下列应用激光的实例中 正确的是 a 利用激光进行通信b 利用激光加工坚硬的材料c 利用激光进行室内照明d 利用激光进行长距离精确测量 abd 06年江苏连云港市最后模拟考试4 4 如图所示 一细光束中含有两种单色光 分别为红色和紫色 从空气斜射到透明的玻璃砖上 透过玻璃砖后 又射出到空气中 则 a 出射光线中 是紫色 是红色b 色光 在玻璃中的速度比色光 在玻璃中的速度慢c 这两种色光进入玻璃砖内速度都减小 它们的光子能量也都减少d 色光 在玻璃中的波长比色光 在玻璃中的波长大 d 广东茂名市2007年第一次模考2 2 下列叙述正确的是 a 光的偏振现象说明光是一种电磁波b 波长越长的电磁波传播的速度越快c 当日光灯启动时 旁边的收音机会发出 咯咯 声 这是由于日光灯产生的电磁波干扰造成的d 射线也是电磁波 且它的波长比可见光长 c 07年苏锡常镇四市一模7 7 关于可见光的传播速度 下列说法正确的是 a 不同色光在真空中的速度相同 但在同一介质中速度不同 b 不同色光在真空中的速度不同 在同一介质中速度也不同 c 在玻璃中红光的速度最大 d 在玻璃中紫光的速度最大 ac 苏北五市07届调研考试9 9 用近年来高速发展的pdp等离子显示屏 可以制造出大屏幕壁挂式彩色电视机 等离子显示屏pdp是一种以等离子作为发 光 元件 并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕 每一个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体 管的两端各有一个电极 在两个电极间加上高压后 封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的光 它激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光 每个等离子管作为一个像素 这些像素的明暗和颜色变化的组合 便形成了各种辉度和色彩的图像 下列说法正确的是 a 该装置中主要利用了等离子管发出光的荧光效应b 该装置中主要利用了等离子管发出光的化学作用c 等离子管发出的光谱是高电压使低压氖氙气的内层电子受到激发而发出的d 等离子管发出的光谱是高电压使低压氖氙气的外层电子受到激发而发出的 ad 苏北五市07届调研考试11 11 煤矿中瓦斯爆炸危害极大 某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率 于是 他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器 原理如图所示 在双缝前面放置两个完全相同的透明容器a b 容器a与干净的空气相通 在容器b中通入矿井中的气体 观察屏上的干涉条纹 就能够监测瓦斯浓度 以下说法正确的是 a 如果屏的正中央仍是亮纹 说明b中的气体与a中的空气成分相同 不含瓦斯b 如果屏的正中央是暗纹 说明b中的气体与a中的空气成分不相同 可能含有瓦斯c 如果屏上干涉条纹不停移动 说明b中的气体瓦斯含量不稳定d 只有用单色光照射单缝时 才可能在屏上出现干涉条纹 bc 南京市07届二模试卷8 8 下列有关光现象的说法正确的是 a 在平静的湖面上出现岸边树的倒影是光的反射现象b 在阳光照射下 水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象c 激光和自然光一样 都是偏振光d 在光的双缝干涉实验中 把入射光由绿光改为黄光 条纹间距将变宽 abd 07年江苏省扬州市一模2 2 一细光束中包含有红和蓝两种单色光 由真空中以不等于0 的相同入射角照射到透明的平板玻璃上表面 透过玻璃板后 又射出到真空中 则下列说法中正确的是 a 进入玻璃板的光线从玻璃板的下表面射出时 红光和蓝光的折射角不同b 红光在真空中的波长与在玻璃中的波长之比 小于蓝光在真空中的波长与在玻璃中的波长之比c 无论红光或蓝光 由真空射入玻璃后 其速度都变小 所以光子的能量都变小d 红光在玻璃板中所经历的路程比蓝光的短 b 2007年理综全国卷 17 17 如图 p是偏振片 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 根据光的偏振现象 只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直 光都能通过偏振片 太阳光沿垂直传播方向的各个方向振动 能通过偏振片 沿竖直方向振动的光能通过偏振片 沿与竖直方向成45 角振动的光也能通过偏振片 故a b d都正确 abd 2007年高考江苏卷3 3 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 当反射光与折射光线之间的夹角恰好是900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 可以看到秋色条纹 d 2007年高