2011届高考物理第一轮复习课件：光 光的波动性

第2课时光的波动性考点自清一、光的干涉1.双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是的相干光波.屏上某点到双缝的路程差是处出现亮条纹；路程差是半波长的处出现暗条纹.相邻的明条纹（或暗条纹）之间距离x与波长、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为.,相同,波长整数倍,奇数倍,2.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.特别提醒1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样.2.单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹.,前后两,面,相同,二、光的衍射1.光的现象叫光的衍射.2.发生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象.3.泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）.,离开直线路径绕到障碍物阴影里,特别提醒1.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.,热点一光的干涉1.双缝干涉现象中明暗条纹产生的条件及分布规律（1）相干光源的两列光波到达某点的路程差等于波长的整数倍时，该处光相互加强，出现亮条纹；当到达某点的路程为半波长奇数倍时，该点光互相减弱，出现暗条纹.故双缝干涉中央条纹为明条纹.(2)双缝干涉是等间距的，相邻明纹（或暗纹）间的距离与波长成正比（装置已确定的情况下）.利用双缝干涉实验可测量光波的波长.,热点聚集,2.薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图1所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若平面不平整，则干涉条纹发生弯曲.图1,热点二光的衍射和光的干涉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.,题型探究题型1双缝干涉中明、暗条纹的分布规律【例1】在双缝干涉实验中,保持狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变,用不同的色光照射,则A.红光的干涉条纹间距最大B.紫光的干涉条纹间距最大C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大D.用白光照射会产生白色干涉条纹解析根据.l,d确定,x.由红光紫光波长减小,故红光条纹间距最大,紫光条纹间距最小,白色是复色光有7种色光.干涉条纹为彩色条纹,A、D正确.,规律总结1.熟记7种色光波长及频率的大小关系.2.注意x=中各物理量的含义同时若测出x、l、d可以测定光波波长.变式练习1用单色光进行双缝干涉实验,下列说法正确的是（）A.中央明条纹的宽度大约是两侧明条纹宽度的2B.屏与双缝之间的距离减小,则屏上干涉条纹的间距增大C.在实验装置不变的情况下,红光的干涉条纹间距大于蓝光的干涉条纹间距D.换一个双缝间距较大的双缝,其他不变,则干涉条纹的间距变大,C,题型2薄膜干涉的分析和应用【例2】利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题：（1）用图2的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？（2）为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.5210-7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？,图2,思路点拨分析此题时应注意以下两点：（1）薄膜干涉是利用了光在空气膜前后表面的反射光叠加形成的.（2）增透膜的厚度为某种色光在膜中波长的时，增透膜起到对该种色光增透的作用.解析（1）干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即b、c表面反射光叠加形成的.（2）若绿光在真空中波长为0，在增透膜中的波长为，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：那么增透膜厚度答案（1）见解析（2）110-7m,变式训练2（1）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图3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4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。,图3,（2）由以上分析回答下列问题：如图4甲所示是检查工件ON上表面是否平整的装置，用单色光照射透明标准板M，观察到的现象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明（填正确的代号）.A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表面B处向上凸起C.N的上表面A处向下凹陷D.N的上表面B处向下凹陷,图4,甲乙,解析（1）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,如图所示，则两条光的路程差分别为r1=2d1，r2=2d2因为r2-r1=，所以d2-d1=设条纹间距为l，则由几何关系得：,当抽去一张纸片，减小时，l增大，即条纹变疏.（2）A处为一向凹陷的小坑,则下陷部分倾角增大，条纹变密，而恢复阶段处倾角减小，条纹稀疏，因此形成如P处形状的条纹.同理可知B、C正确.答案（1）条纹变疏（2）BC,题型3干涉现象和衍射现象的区别【例3】如图5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(灰黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是()A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫,图5,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,变式练习3如图6所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂膜的铁丝圈,S是一点燃的酒精灯,往火焰上洒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图样应是下图中的（）解析酒精灯发出的光在肥皂膜前后两个表面上反射后叠加,形成干涉图样,两列反射光叠加时的路程差与肥皂膜的厚度有关,相同厚度处光程差相同,而同一条明条纹(或暗条纹)上路程差也相同,肥皂膜竖起时同一水平线的膜厚度相同.故肥皂膜上的明(暗)条纹是一些水平的平行直线,即正确答案为D.,D,图6,1.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),这时（）A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮,素能提升,2.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7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(),图7,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地移动,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,解析如果容器A、B中气体相同,则折射率相同,到屏的中央光程相同,所以为亮纹.如果中央为暗纹,则A、B中折射率一定不同,故B正确;中央为亮纹B中可能含瓦斯,也可能不含,A错;条纹不停的移动,则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定,C正确;单色光或复色光都能出现干涉条纹,D错.答案BC,3.在下列现象中,不属于光的干涉现象的有()A.雨后马路上油膜呈彩色B.肥皂泡在阳光下呈现出彩色C.阳光通过三棱镜形成彩色光带D.单色光通过双缝时形成明暗相间条纹,C,4.在双缝干涉实验中,观察到的实验现象是（)A.双缝间距越小,单色光的波长越大,则干涉条纹间距越大B.双缝间距越大,单色光的频率越大,则干涉条纹间距越大C.双缝间距越大,屏离双缝的距离越大,则屏上条纹间距越大D.双缝间距越小,屏离双缝的距离越小,则屏上条纹间距越大,A,5.某同学自己动手利用如图8所示器材观察光的干涉现象,A为单缝屏,B为双缝屏,C为像屏.当他将一束阳光照射到A上时,屏C上并没出现干涉条纹.他移走B后C上出现一窄亮斑,分析实验失败的原因,最大的可能性是()A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1、S2距离不等D.太阳光不能作光源,B,图8,6.关于光的衍射现象,下列说法正确的有()A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时,才会发生光的衍射现象B.当光的波长大于障碍物尺寸时,完全不产生衍射现象C.发生小孔衍射时,若减小小孔直径,条纹变亮D.发生小孔衍射时,若稍微增大小孔直径,条纹变亮,解析任何障碍物都可以使光发生衍射,只有明显与不明显之分.当障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或小于光的波长时,将产生明显的衍射现象,现象“明显”了,才容易被观察到,所以衍射并不要求波长与障碍物或孔的尺寸一定相等,所以A、B错误;当发生小孔衍射时,孔径越小,衍射越明显(屏上衍射图样分布的范围越大),但由于孔小通过孔的光的能量少,故而图样将变暗,所以C不对,D正确.答案D,7.在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图9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