人教版选修34 光的干涉 课件（35张）.pptx

第二节光的干涉衍射偏振 2 知识梳理 双击自测 一 光的干涉1 定义两列相同 相同的光波相叠加 某些区域出现振动加强 某些区域出现振动减弱 并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象 2 相干条件只有相干光源发出的光叠加 才会发生干涉现象 相干光是指相同 振动方向相同 相位差恒定的两列光波 频率 振动情况 频率 3 知识梳理 双击自测 3 双缝干涉 1 现象 单色光干涉时观察到明暗相间的条纹 白光双缝干涉的现象为中央为条纹 两边是条纹 2 亮 暗条纹的判断 x n n 0 1 2 即到双缝的距离差为波长的倍的点出现亮条纹 x n n 0 1 2 即到双缝的距离差为半波长倍的点出现暗条纹 4 薄膜干涉光照射到薄膜上时 薄膜表面反射的两列光相叠加 发生干涉现象 若入射光为单色光 可形成明暗相间的干涉条纹 若入射光为白光 可形成彩色的干涉条纹 白色 彩色 整数 奇数 前 后 4 知识梳理 双击自测 二 光的衍射1 定义光离开直线路径绕到障碍物的现象叫光的衍射 衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样 2 发生明显衍射的条件只有当障碍物的跟光的波长相比差不多 甚至比光的波长还的时候 衍射现象才会明显 阴影里 尺寸 小 5 知识梳理 双击自测 3 衍射图样 1 单缝衍射 单色光 明暗相间的不等距条纹 中央亮纹最宽最亮 两侧条纹具有性 白光 中间为宽且亮的白色条纹 两侧是窄且暗的彩色条纹 最靠近中央的是紫光 远离中央的是红光 2 圆孔衍射 明暗相间的不等距圆环 圆环面积远远超过孔的直线照明的面积 3 圆盘衍射 明暗相间的不等距圆环 中心有一亮斑 称为亮斑 证实波动性 对称 泊松 6 知识梳理 双击自测 三 光的偏振1 偏振现象横波只沿某一振动 称为波的偏振现象 2 自然光若光源发出的光 包含着在垂直于光传播方向上沿一切方向振动的光 而且沿各个方向振动的光波的都相同 这种光叫自然光 特定方向 强度 7 知识梳理 双击自测 3 偏振光在垂直于光传播方向的平面上 只沿一个振动的光 叫偏振光 例如 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光 见示意图 特定方向 8 知识梳理 双击自测 1 请判断下列表述是否正确 对不正确的表述 请说明原因 1 薄膜干涉是薄膜前 后表面的反射光叠加产生的 所以要观察薄膜干涉条纹 应该从光源一侧观察 2 光的干涉和衍射现象说明了光是波 也能说明光是横波 3 在光学元件 透镜 棱镜 的表面涂一层薄膜 当薄膜的厚度是光在空气中波长的时 可起到减小反射光强度 增大透射光强度的作用 光的干涉和衍射现象说明光是波 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 薄膜的厚度应是光在薄膜中的波长的时 在薄膜的两个面上的反射光 光程差恰好等于半波长 因而二者相互抵消 才起到减小反射光强度 增大透射光强度的作用 9 知识梳理 双击自测 4 在波峰与波峰叠加处出现亮条纹 在波谷与波谷叠加处出现暗条纹 5 太阳 电灯等普通光源发出的光都是自然光 6 当光照到不透明的半径很小的圆盘上时也会产生衍射现象 7 在光的干涉实验中 把入射光由黄光换成紫光 两相邻亮条纹间的距离变窄 无论是波峰与波峰还是波谷与波谷叠加处 都出现亮条纹 10 知识梳理 双击自测 2 多选 双缝干涉实验 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 答案 解析 11 知识梳理 双击自测 3 多选 光的单缝衍射实验 在单缝衍射实验中 下列说法正确的是 a 将入射光由黄光换成绿光 衍射条纹变窄b 使单缝宽度变小 衍射条纹变窄c 衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果d 增大单缝到屏的距离 衍射条纹变宽 答案 解析 12 知识梳理 双击自测 4 薄膜干涉 取两块平玻璃板 合在一起用手捏紧 会从玻璃板上看到彩色条纹 这是光的干涉现象 有关这一现象的叙述正确的是 a 这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果b 这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果c 这是上面一块玻璃的上 下两表面的反射光干涉的结果d 这是下面一块玻璃的上 下两表面的反射光干涉的结果 答案 解析 13 知识梳理 双击自测 5 光的偏振 光的偏振现象说明光是横波 下列现象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象更清晰d 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到彩色条纹 答案 解析 14 考点一 考点二 考点一光的干涉 衍射1 单色光 单缝衍射与双缝干涉的比较 15 考点一 考点二 2 干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果 从本质上讲 衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理 在衍射现象中 可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波 它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹 3 双缝干涉中明暗条纹的分析步骤和注意问题 1 一般解题步骤 由题设情况依据 真 n 介 求得光在真空 或空气 中的波长 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 根据明条纹的判断式 x k k 0 1 2 或暗条纹的判断式 x 2k 1 k 0 1 2 判断出k的取值 从而判断条纹数 16 考点一 考点二 2 应注意的问题 真 n 介可以根据c 真 v 介 n 三个式子推导得到 两列光发生干涉的条件是两列光的频率相同 振动方向相同 相位差恒定 相干光的获得方法 a 将一束光分成两束而获得 此法称为分光法 b 利用激光 17 考点一 考点二 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 s2的距离之差为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 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 18 考点一 考点二 19 考点一 考点二 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 见解析 4 4条 20 考点一 考点二 思路引导 在屏上出现亮 暗条纹的条件是什么 光的干涉的条件是什么 提示 两列光的频率相同 振动方向相同 相位差恒定 21 考点一 考点二 规律总结光的干涉和衍射的区分 1 白光发生光的干涉 衍射和光的色散都可出现彩色条纹 但其光学本质不同 2 区分干涉和衍射 关键是理解其本质 实际应用中可以从条纹宽度 条纹间距 亮度等方面加以区分 22 考点一 考点二 拓展训练1在双缝干涉实验中 一钠灯发出的波长为589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 a 2 06 10 7mb 2 06 10 4mc 1 68 10 4md 1 68 10 3m 答案 解析 23 考点一 考点二 考点二光的薄膜干涉1 如图所示 竖直的肥皂薄膜 由于重力的作用 形成上薄下厚的楔形 2 光照射到薄膜上时 在膜的前表面aa 和后表面bb 分别反射出来 形成两列频率相同的光波 并且叠加 24 考点一 考点二 3 原理分析 1 单色光 在p1 p2处 两个表面反射回来的两列光波的路程差 r等于波长的整数倍 r n n 1 2 3 薄膜上出现明条纹 在q处 两列反射回来的光波的路程差 r等于半波长的奇数倍 r 2n 1 n 0 1 2 3 薄膜上出现暗条纹 2 白光 薄膜上出现水平彩色条纹 25 考点一 考点二 例2用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图甲是点燃的酒精灯 在灯芯上撒些盐 图乙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旋转 观察到的现象是 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 干涉条纹保持原来形状不变 答案 解析 26 考点一 考点二 思路引导 光的薄膜干涉中相干光是如何获得的 干涉条纹为什么是水平的 提示 是光在薄膜前后两个表面上反射的光引起的 提示 肥皂液膜在重力作用下形成上薄下厚的形状 在不同厚度的薄膜上光程差不同 同一厚度薄膜的两个表面反射的光发生干涉形成同一条纹 故干涉条纹是水平的 27 考点一 考点二 规律总结对薄膜干涉的两点理解 1 薄膜干涉是由于光在薄膜前后两个表面上反射的光引起的 一般来说 在不同厚度的薄膜上光程差不同 所以同一厚度薄膜的两个表面反射的光发生干涉即形成同一条纹 2 薄膜干涉中条纹间距与厚度变化快慢有关 厚度变化越快 条纹间距越小 28 考点一 考点二 拓展训练2 多选 请判断下列有关薄膜干涉的说法正确的是 a 薄膜干涉说明光具有波动性b 如果薄膜的厚度不同 产生的干涉条纹一定不平行c 干涉条纹一定是彩色的d 利用薄膜干涉也可以 增透 答案 解析 29 1 2 3 4 5 1 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的 其原因是不同色光的 a 传播速度不同b 强度不同c 振动方向不同d 频率不同 答案 解析 30 1 2 3 4 5 2 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 来测量含糖量 偏振光通过糖的水溶液后 偏振方向会以传播方向为轴向左或向右旋转一个角度 这一角度 称为 旋光度 的值只与糖溶液含糖量有关 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 31 1 2 3 4 5 1 偏振片a的作用是 2 偏振现象证明了光是一种 3 多选 下列说法正确的是 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处光照强度最强 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处光照强度最强 偏振片a转过的角度等于 32 1 2 3 4 5 答案 见解析解析 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 由于糖溶液的旋光作用 使通过a的偏振光的振动方向转动了一定角度 使通过b到达o的光的强度不是最大 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的振动方向一致时 o处光又为最强 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转过的角度也为 故选项a c d正确 33 1 2 3 4 5 高考微题组3 多选 2015 全国理综 35 1 实物粒子和光都具有波粒二象性 下列事实突出体现波动性的是 填正确答案标号 a 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样b 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹c 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构d 人们利用电子显微镜观测物质的微观结构e 光电效应实验中 光电子的最大初动能与入射光的频率有关 与入射光的强度无关 答案 解析 34 1 2 3 4 5 4 2014 江苏单科 12b 1 某同学用单色光进行双缝干