2011年高考物理一轮复习极品课件14-专题2光的波动性.ppt

专题二光的波动性,知识自主梳理,一、光的干涉和光的衍射1光的干涉现象和衍射现象都说明光具有2光的干涉(1)条件：必须是，即由相干光源发出的两列相同，振动情况总是相同的光(2)双缝干涉现象：单色光形成的条纹，白光形成条纹条纹间距公式：.,波动性,相干光,频率,明暗相间,彩色,(3)薄膜干涉现象：光照射到薄膜上，从膜的前后表面的光再次相遇产生的干涉现象常见的薄膜干涉有肥皂膜、楔形空气层、油膜等3光的衍射(1)发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟相同，甚至比光的波长还要小(2)常见的衍射现象有单缝衍射，小孔衍射和泊松亮斑等,反射回来,光的,波长,重点辨析干涉和衍射图样都是明暗相间的条纹，但有明显的区别：干涉条纹的各条纹宽度相同、亮度基本相同，而衍射条纹各条纹宽度、亮度差别很大，且中央条纹最宽最亮,二、光的电磁说1光的本性(1)预言了电磁波的存在，并提出光在本质上是一种电磁波(2)用实验证明了光的电磁说的正确性2电磁波谱,麦克斯韦,赫兹,重点辨析光在本质上是一种电磁波，但和机械波不同，如光的传播不需要介质，可以在真空中传播，光速和介质、光的频率都有关等,三、光的偏振和激光1偏振光(1)自然光：沿垂直于传播方向的各个方向振动的光波的强度都(2)偏振光的获得自然光通过偏振片后，只沿振动的光自然光射到两种介质的界面上，如果入射方向合适，可以使反射光线与折射光线的夹角恰好是，这时反射光和折射光是偏振方向互相的偏振光(3)光的偏振的意义光的偏振现象说明光波是一种横波,相同,某一方向,90,垂直,2激光(1)激光是人们从实验室里出的自然界中没有的光(2)激光的特点和用途激光是人工产生的可以用在中激光的度非常好，可以用来精确的，还可用于VCD、CD、计算机读盘激光的，能量大，可以用来切割、打孔、医疗等,激发,相干光,光纤通信,平行,测距,亮度高,方法规律归纳,一、干涉条纹的形成与条纹间距公式1亮、暗条纹形成的条件双缝干涉中，设入射光波长为双缝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(r2r1)，由图可知双缝S1和S2到屏上P的路程差为(光程差)r2r1,(1)若光程差是波长的整数倍，即n(n0,1,2,3)，P点将出现亮纹，如下图甲所示,2关于公式x的讨论(1)相邻亮纹或暗纹的间距x与双缝到屏的距离l成正比，与两狭缝之间的距离d成反比(2)条纹间距与缝本身的宽度无关(3)条纹间距与光的波长成正比不同颜色的光的波长不同，所以不同色光条纹间距不同(4)光的颜色由频率决定在可见光中，红光频率最低，紫光频率最高，根据c，真空中红光波长最长，紫光波长最短，故在双缝干涉中选用红光，则条纹间距x最大，也比较容易观察,特别提醒(1)双缝干涉亮暗条纹的形成决定于双缝到屏的光程差和波长的关系(2)条纹间距公式推导过程中需要近似处理才能得到结果,二、不同电磁波的产生机理和主要特征,特别提醒电磁波谱对电磁波各波段的划分界线并不严格，因此相邻两个波段间会有重叠.,干涉与衍射的比较,特别提醒干涉和衍射现象容易混淆，应从本质上加以区别双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果，只是干涉条纹是有限几束光的叠加，而衍射条纹是极多复杂的相干光的叠加.,请在掌握的“规律方法”后打“”1对于振动步调相同的两波源，在某点发生干涉，不论是薄膜干涉，还是双缝干涉，产生明条纹的条件均是光程差是波长的整数倍，产生暗条纹的条件是光程差是半波长的奇数倍；对于振动步调相反的波源，条件完全相反()2对于双缝干涉和单缝衍射，若用单色光照射，均形成明暗相间的条纹；若用白光照射，均形成彩色条纹，但要注意二者的区别()3对于各种电磁波的产生机理要强化记忆受激发的粒子越靠近原子内部，产生的电磁波频率越高(),真题典例探究,题型1双缝干涉条纹间距计算【例1】如下图所示，用氦氖激光器进行双缝干涉实验已知使用的双缝间距离是d0.1mm，双缝到屏的距离l6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻的两条亮纹的间距是4.5cm，该氦氖激光器发出的红光波长是多少？如把整个装置放入折射率是1.5的某种液体中后重做该实验，干涉条纹间距为多少？,(3)把整个装置由空气放入液体中，条件发生了什么改变？答光传播的介质由空气变成了该种液体(4)光传播的介质发生了改变，对光的传播有哪些影响？答光的频率由光源决定，不受介质影响；波速v，对同一种光而言，不同介质的折射率不相同，波速也就不同故波速受介质影响对一切波都有，v(波速等于波长和频率的乘积)频率不变，波速改变波长改变，故波长受介质影响,【答案】(1)7.5107m(2)3102m,【方法归纳】解决这类问题的关键是：抓住干涉现象中明暗条纹产生的条件若两列光波到达某一点的路程差为r(两列光波的振动情况相同)，则(1)rn(n0,1,2,3)出现亮条纹(2)r(2n1)(n0,1,2,3)出现暗条纹,【备选例题1】1.1801年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)，洛埃镜实验的基本装置如下图所示,S为单色光源，M为一平面镜设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离x的表达式,题型2薄膜干涉的现象与分析【例2】劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如下图甲所示，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：(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)任意相邻明条纹和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的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(),A变疏B变密C不变D消失,【解析】(1)劈尖干涉是一种薄膜干涉，指出这个薄膜的上下表面答由图甲可知，在两个玻璃板之间会有一个空气薄膜，空气膜的上表面也即为上方玻璃板的下表面，空气膜的下表面也即为下方玻璃板的上表面(2)该薄膜干涉的相干光源是怎么形成的？答当光从空气膜上表面垂直入射，入射光中有一部分首先在空气膜的上表面发生反射，另一部分会到达空气膜的下表面在此处再发生反射，两列反射回的光就是薄膜干涉的相干光源,(3)观察题中图乙，其干涉图样有什么样的特点？简单的解释该干涉图样的形成？答稳定的明暗相间的条纹，且相邻的明(暗)条纹之间等间距空气膜从劈尖出发每经一小段水平距离，厚度会增加，那么两反射光的路程差就会逐渐地增大我们知道：当光的路程差为波长的整数倍时，形成亮条纹；当路程差为半波长的奇数倍时，形成暗条纹故而在空气膜上方便会周期性形成明暗条纹，厚度均匀增加，条纹间距便是均匀的,(4)怎么理解任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等？答同一条明(暗)纹，意味着有相同的路程差，这里的路程差由薄膜厚度造成路程差相同，条纹所在位置下方的薄膜厚度相等(5)怎么理解任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定答整个劈形薄膜是倾斜的，一定的厚度差对应着一定的水平距离，这说明相邻的明(暗)条纹之间是等间距的,(6)抽去一张纸片后，有什么影响？答抽去一张纸片后，仅仅使劈形空气薄膜变得更尖，倾角变小(7)劈形空气薄膜变得更尖，倾角变小后，对条纹有何影响答相同的水平距离上，劈势厚度变化减小，即增加一定量的路程差，需要更大的水平距离，相邻的明(暗)纹间距变宽(即条纹变稀疏),(8)如图所示：设A、B是屏上相邻两亮条纹中心上的点，A点下方空气膜的厚度为d1，B点下方空气膜的厚度为d2，AC垂直于BC.若从中学阶段现有知识出发，不考虑其他因素(主要是半波损失)请表示出两列相干光在A、B处的路程差,【答案】A,思维拓展若此题不是抽取纸片，而是换一种波长更长的光，从上方照射，得到的条纹与原来相比，有什么特点？,【方法归纳】薄膜干涉问题的关键是要弄清题设条件，并结合产生薄膜干涉现象的原因和条件来分析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的路程差不同，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，故薄膜干涉有时又叫等厚干涉,【备选例题2】如下图甲所示，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下图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法中正确的是(),A干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C干涉条纹间距不等是因为空气膜厚度不是均匀变化的D干涉条纹间距不等是因为空气膜是均匀变化的,【答案】AC,题型3电磁波谱及其应用【例3】关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A红外线比红光波长长，它的热作用很强BX射线就是伦琴射线C阴极射线是一种频率极高的电磁波D紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用,【解析】(1)红外线的显著作用是什么？答热作用(2)什么是阴极射线？答电子流(3)紫外线一定比伦琴射线波长长吗？答在电磁波谱中，紫外线与伦琴射线有重叠部分，二者波长关系不确定【答案】AB,【方法归纳】对有关电磁波谱问题的分析判断，大多是依据熟记的一些基本知识要点进行逐个对比，从中选出正确选项试题大多较容易，不会有过多的陷阱和障碍设置，因此认真阅读课本，熟悉该部分教材内容显得尤为重要.,【备选例题3】(2009西安名校联考)以下关于几种电磁波的作用，说法正确的是()A非典时期在机场、码头、车站等交通入口处，使用红外线热像仪检测通过它的发热病人，是利用了物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同B刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高C红外线遥感技术是利用了红外线的显著热效应D验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应,【解析】物体的温度越高，它辐射的红外线越强，波长越短，红外线热像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测通过它的发热病人，A正确；因为紫外线波长短，用紫外线拍摄指纹照片，分辨率高，B正确；红外线遥感技术是利用灵敏的红外线探测仪接收物体发射的红外线探知物体的特征，C错误；紫外线具有荧光效应，紫外线照射钞票上用荧光物质印刷的文字可发出可见光，D正确【答案】ABD,题型4光的偏振及其应用【例4】如下图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是(),A反射光束1消失B透射光束2消失C反射光束1和透射光束2都消失D偏振片P以入射光线为轴旋转90角，透射光束2消失,【解析】(1)当光束1与光束2垂直时，光束1与光束2的偏振方向有什么特点？答光束1的光振动方向垂直于纸面，光束2的振动方向在纸面内(2)当偏振片P的透振方向在纸面内时，透过的光的振动方向如何？答透过的光的振动方向在纸面内,(3)当偏振片转动90时，透过的光的振动方向如何？答透过的光的振动方向垂直纸面(4)光反射或折射时，振动方向是否发生改变？答不改变【答案】AD,【方法归纳】光的偏振问题主要有两类：一是检偏器与起偏器的使用，分析通过偏振片光强度的变化；二是偏振现象的应用，多与实际问题相联系分析这类问题关键是理解偏振的概念和偏振片的作用,【备选例题4】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”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，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下图所示，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，则下列说法中正确的是()