【红对勾】高考物理 光的波动性课件.ppt

课时2光的波动性 知识点一光的干涉 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 从而出现的现象叫光的干涉现象 明暗相间的条纹 2 产生干涉的条件两个振动情况总是的波源叫相干波源 只有发出的光互相叠加 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反射的两列光波叠加而成 劈形薄膜干涉可产生的条纹 相同 相干波源 前 后表面 明暗相间 检查平整程度 待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜 用单色光进行照射 入射光从空气膜的上 下表面反射出两列光波 形成干涉条纹 待检平面若是平的 空气膜厚度相同的各点就位于同一条直线上 干涉条纹是平行的 反之 干涉条纹有现象 弯曲 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 基础自测 2010 江苏高考 如图1所示 在杨氏双缝干涉实验中 激光的波长为5 30 10 7m 屏上p点距双缝s1和s2的路程差为7 95 10 7m 则在这里出现的应是 选填 明条纹 或 暗条纹 现改用波长为6 30 10 7m的激光进行上述实验 保持其他条件不变 则屏上的条纹间距将 选填 变宽 变窄 或 不变 图1 图1 答案 暗条纹变宽 知识点二光的衍射 知识回顾 1 光的衍射现象光在遇到时 偏离直线传播方向而照射到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 或者跟波长时 光才能发生明显的衍射现象 障碍物 阴影区域 小 差不多 3 各种衍射图样 1 单缝衍射 中央为 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 最远离中央的是 2 圆孔衍射 明暗相间的不等距 3 泊松亮斑 光照射到一个的圆板后 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 亮条纹 紫光 红光 圆环 半径很小 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 基础自测 如图2所示的4种明暗相间的条纹 分别是红光 蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光 紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样 黑色部分表示亮纹 则在下面的四个图中从左往右排列 亮条纹的颜色依次是 图2 a 红黄蓝紫b 红紫蓝黄c 蓝紫红黄d 蓝黄红紫解析 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 知识点三光的偏振 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 通过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波 自然 光 自然光 偏振片 横 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 图3 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 题型一对双缝干涉条件的理解 例1 如图4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 问p点是亮条纹还是暗条纹 图4 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 答案 1 暗条纹 2 亮条纹 题后反思 1 这类题目的解题关键是看光的路程差是波长的整数倍还是半波长的奇数倍 从而确定是明条纹还是暗条纹 2 实验装置放在哪种介质中就要用哪种介质中的波长进行计算 不可张冠李戴 本题中装置是放在空气中的 故要求出在空气中的波长 变式1 1如图5所示为双缝干涉实验装置 当使用波长为6 10 7m的橙色光做实验时 光屏p点及其上方的p1点形成两条相邻的亮纹 若使用波长为4 10 7m的紫光重复上述实验 在p点和p1点形成的明 暗纹情况是 a p和p1都是明纹b p是明纹 p1是暗纹c p是暗纹 p1是明纹d p和p1都是暗纹 图5 解析 根据形成明暗条纹条件可知 无论换用哪种波长的色光 ps1 ps2 故p点总是明纹 橙色光在p1点形成第一条明条纹 有 p1s2 p1s1 n 1 6 10 7m 6 10 7m 这对紫光来说 p1s2 p1s1 1 5 紫 故p1为暗纹 正确选项为b 答案 b 题型二对薄膜干涉的理解 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 图6 解析 光线在空气膜的上 下表面上反射 并发生干涉 从而形成干涉条纹 设空气膜顶角为 d1 d2处为两相邻明条纹 如图7所示 则两处光的路程差分别为 x1 2d1 x2 2d2 图7 答案 变疏 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 答案 1 23 10 7m 1 在杨氏双缝干涉实验中 如果 a 用白光作为光源 屏上将呈现黑白相间的条纹b 用红光作为光源 屏上将呈现红黑相间的条纹c 用红光照射一条狭缝 用紫光照射另一条狭缝 屏上将呈现彩色条纹d 用紫光作为光源 遮住其中一条狭缝 屏上将呈现间距不等的条纹 解析 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 2 用如图8所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图a是点燃酒精灯 在灯芯上洒些盐 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放置 观察到的现象是 图8 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 金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时 楔形薄膜形状各处厚度形状几乎不变 因此 形成的干涉条纹保持原状态不变 d正确 abc错误 答案 d 3 下列说法正确的是 a 用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象b 用x光机透视人体是利用光电效应c 光导纤维传输信号是利用光的干涉现象d 门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象解析 b是利用x射线的穿透性 c是全反射现象 d是利用光的折射现象 b c d均错误 只有a原理叙述正确 答案 a 4 下列有关光现象的说法正确的是 a 在光的双缝干涉实验中 若仅将入射光由紫光改为红光 则条纹间距一定变大b 以相同入射角从水中射向空气 紫光能发生全反射 红光也一定能发生全反射c 紫光照射某金属时有电子向外发射 红光照射该金属时也一定有电子向外发射d 拍摄玻璃橱窗内的物品时 往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 答案 a 5 2009 福建高考 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