2016届高三物理一轮复习 光的干涉和衍射ppt课件.ppt

想一想 思考光的干涉现象 讨论一下问题 1 在双缝干涉现象里 相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是否相等 2 在双缝干涉现象里 把入射光由红光换成紫光 相邻两个明条纹间距将如何变化 3 频率不同的两列光波能否产生干涉现象 第2单元光的干涉和衍射 基础探究 光的干涉 填一填 1 定义 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 且和互相间隔的现象叫做光的干涉现象 2 条件 两列光的 且具有恒定的相位差 才能产生稳定的干涉现象 3 双缝干涉 1 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 加强 减弱 加强 减弱 频率相等 波长 亮条纹 奇数 4 薄膜干涉 利用薄膜 如肥皂液薄膜 反射的光相遇而形成的 图样中同一条亮 或暗 条纹上所对应薄膜厚度 相等 红光 彩色 白色 前后表面 相同 想一想 声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物 这是什么原因 提示 根据波产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸与波的波长差不多或比波的波长小可知 声波有明显的衍射而光波的衍射不明显是因为声波的波长较长 光的衍射 填一填 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 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 或者跟光波波长时 光才能发生明显的衍射现象 3 衍射图样 1 单缝衍射 中央为亮条纹 向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 最靠近中央的是光 最远离中央的是光 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斑 这是光能发生衍射的有力证据之一 相差不多 紫 红 亮 基础自测1 2012年高考上海单科 下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样 则 A 甲为紫光的干涉图样B 乙为紫光的干涉图样C 丙为红光的干涉图样D 丁为红光的干涉图样 答案 B 2 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衍射现象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了光的薄膜干涉现象 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象 色散现象 在光导纤维内传送图象是利用了光的全反射现象 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 综上可知 D正确 A B C错 答案 D 答案 C 4 用卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象时 下列说法中不正确的是 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 红光波长比紫光波长长 衍射条纹宽 答案 B 互动探究 1 双缝干涉的特点是什么 怎样判断双缝干涉时亮条纹或暗条纹的位置 2 双缝干涉在生产 生活 科学研究中有哪些应用 对双缝干涉现象的理解 核心突破 双缝S1 S2之间距离为d 双缝到屏间的距离为L 屏上一点P到双缝距离分别为r1和r2 由图可知双缝S1和S2到屏上P的路程差为 光程差 r2 r1 1 若路程差 是波长 的整数倍 即 n n 0 1 2 3 P点将出现亮纹 如图甲所示 典例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 互动探究 1 薄膜干涉的特点是什么 怎样判断薄膜干涉时亮条纹或暗条纹的位置 2薄膜干涉在生产 生活 科学研究中有哪些应用 对薄膜干涉现象的理解 核心突破 1 薄膜特点 如图所示 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路程差 当路程差等于波长整数倍时 形成亮条纹 4 暗纹条件 在Q处 路程差等于半波长的奇数倍时 形成暗条纹 5 光的干涉现象的实际应用 1 检查精密零件的表面是否平整将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片 使样板的标准平面与被检查平面间形成一个楔形空气薄层 单色光从上面照射 入射光在空气层的上表面a和下表面b反射出两列光波叠加 从反射光中看到干涉条纹 根据干涉条纹的形状来确定工件表面的情况 如图所示 典例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 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等 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 薄膜前后表面的路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 互动探究 1 光的衍射条纹和干涉条纹的主要区别是什么 2 光的干涉和衍射的本质是否相同 对光的衍射现象的理解 核心突破 1 衍射与干涉的比较 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 温馨提示 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 实际应用中可从条纹宽度 条纹间距 亮度等方面加以区分 典例3 2013年高考大纲全国卷 下列现象中 属于光的衍射的是 A 雨后天空出现彩虹B 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C 海市蜃楼现象D 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 自主解答 雨后天空出现彩虹是光的色散现象 A错误 海市蜃楼现象是光的全反射现象 C错误 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象 D错误 选B 答案 B 3 在单缝衍射实验中 下列说法中正确的是 A 将入射光由绿色换成黄色 衍射条纹间距变窄B 使单缝宽度变小 衍射条纹间距变窄C 换用波长较长的光照射 衍射条纹间距变窄D 增大单缝到屏的距离 衍射条纹间距变宽解析 当光通过单缝发生衍射时 衍