2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4学案：专题4光的干涉衍射折射中的色散

1、一、光的干涉1 生干涉的条件： 两列 率相同、 相位差恒定、 振 情况相同的光2 生亮、 暗条 的条件： 当r k 出 亮条 ； 当r (2k 1)2 出 暗条 (其中 k 0,1,2 )相 亮 (或暗 )条 距：x dl.3双 干涉 的特点： 色光照射 距相同的明暗相 的条 ，白光照射 彩色条 lxd4双 干涉法 量光的波 ：由相 亮 (或暗 )条 距x d得 l.5薄膜干涉(1)薄膜干涉中的条 是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源 一 干涉形成的(2)同一条 上的点厚度相同，所以若用肥皂薄膜做 ，条 横条 复 关 1 (多 )关于双 干涉条 ，以下 法中正确的是()A 用同一 色光做双 干

2、涉 ，能 察到明暗相 的 色条 B用同一 色光 双 干涉后的亮条 距两 的距离之差 色光波 的整数倍C用同一 色光 双 干涉后的亮条 距两 的距离之差一定 色光波 的奇数倍D用同一 色光 双 干涉后的暗条 距两 的距离之差一定 色光半波 的奇数倍解析同一 色光的干涉条 明暗相 的 色条 ， A 正确；路程差r k(k0,1,2,3 ) ， 亮条 ， B 正确， C ；r 2k 12(k 0,1,2,3 ) ， 暗条 ，选项 D 正确答案ABD2 (多 )一束平行光照射在双 上，在 后屏上得到干涉条 ，下列 法中正确的是()A 增大双 到屏的距离，条 距 大B入射光波 短，光 不 ，条 距不 C

3、入射光 率 化 条 距跟着 化D在水里做双 干涉 ，同 条件下的条 距会 化第 1页解析根据x l可得增大双缝的屏的距离l ，条纹间距变大，故 A 正确；入射光的d强度与入射光的波长无关，故入射光的强度不变，但波长变短时，条纹间距减小，故B 错误；入射光的频率改变时，入射光的波长就发生改变，则条纹间距会随之发生改变，故C正确；在水里做双缝干涉实验，使光的传播速度变小，由于光的频率不变，故波长变小，所以条件间距变小，故D 正确答案ACD3在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图1 所示双缝间的距离d 3 mm.图 1(1) 若测量红光的波长，应选用_ 色的滤光片实验时需要测定的物理量有_和

4、_(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头 (与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm) 观察第 1 条亮条纹的位置如图 2 甲所示，观察第 5 条亮条纹的位置如图乙所示则可求出红光的波长 _m.图 2解析(1)要测量红光的波长，应用红色滤光片由x l可知要想测 必须测定双缝d到屏的距离 l 和条纹间距x.(2)由测量头的数据可知a1 0， a2 0.640 mm，a2 a1 0.640 mm 1.60 104 m，所以xn 14 d3 103 1.60 104m 6.86 10 7x0.70m.l答案见解析二、光的干涉与衍射的辨析光的干涉与衍射都可

5、以得到明暗相间的色纹，都有力地证明了光的波动性1光的干涉强调了两个或多个光束的叠加例如从楔形肥皂膜上观察到的钠黄光的明暗相间条纹， 或从水面油膜上观察到的彩色条纹，就属这类情况， 从薄膜的前后表面反射出来的光就是相干光2光的衍射现象强调了光偏离直线传播的现象例如从小孔观察点光源或从狭缝观察线光源就属这种情况光经过小孔或狭缝产生非直线传播的现象，此时便可在光屏上形成明暗相间的条纹第 2页3干涉条纹与衍射条纹也是有区别的，以狭缝为例，干涉条纹是相互平行、等距(宽度相同 )的；而衍射条纹是平行而不等距的，中间最宽， 两边条纹宽度逐渐变窄4光的干涉和衍射，都证明了光的波动性，只有波才可以发生干涉和衍射

6、现象5光的干涉和衍射有一定的联系，光的双缝干涉中就有光的衍射复习过关 4如图 3 所示为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 ()图 3A 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解析对于干涉条纹， 亮条纹和暗条纹在比较多的条数之内都保持宽度相等，且波长越大，条纹越宽，对于衍射条纹，条纹宽度中间大，两边逐渐减小，由于红光波长大于紫光波长，故红光条纹比紫光条纹宽，因此甲是红光干涉图样，乙是紫光干涉图样，丙是红光衍射图样，丁是紫光衍射图样，故选项B 对， A 、 C、D 错答案B5 (多选 )下面有关光的干涉现象的描述中，正确的是()A 在光的双缝干涉实验

7、中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽B白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发生干涉形成彩色条纹C在光的双缝干涉实验中，若缝 S1 射入绿光， S2 射入紫光， 则条纹是彩色的D光的干涉现象说明光具有波动性解析根据双缝干涉条纹的间距公式x dl，紫光的波长比绿光短，所以条纹间隔变窄，故A 错误；白光是复色光，不同的色光波长不一样，当两列光的路程差等于半波长的偶数倍，出现亮条纹，当路程差是半波长的奇数倍，出现暗条纹，所以白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发生干涉形成彩色条纹，故B 正确；干涉的条件是两列光频率相同，不同频率的光不能发生干涉，故 C 错误；光的干涉现象说明光是一种波，故 D 正确

8、答案BD6某同学自己动手制作如图4 所示的装置观察光的干涉现象，其中A 为单缝屏， B 为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：图 4第 3页(1)该同学用一束太阳光照射A 屏时，屏C 上没有出现干涉条纹；移去B 后，在屏上出现上不等间距条纹，此条纹是由于_产生的(2)移去 A 后，遮住缝 S1 或缝 S2 中的任意一个， C 上均出现一窄亮斑出现以上实验结果的主要原因是 _解析(1)移去 B 后只剩下单缝，故发生单缝衍射形成条纹，故此条纹是由于光的衍射产生的(2)没有出现条纹而只出现一个窄亮斑，说明衍射现象不明显，故主要原因是双缝S1、S2 太宽答案(1)光的衍射(2)双缝 S1、S2

9、 太宽三、折射中的色散1同一介质对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大2由 n cv可知，各种色光在同一介质中的光速不同，红光速度最大，紫光速度最小3同一频率的色光在不同介质中传播时，频率不变，该色光在介质中的传播速度为v cn f，波长随之改变4光的频率f 越大，同一介质对光的折射率越大复习过关 7 (多选 )如图 5 所示，两束不同的单色光P 和 Q，以适当的角度射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O 点沿 OF 方向射出，则下面说法正确的是()图 5A P 光束在玻璃砖中的折射率大BQ 光束的频率比P 光束的频率大CP 光束穿出玻璃砖后频率变大D Q 光束穿过玻

10、璃砖所需时间长解析根据折射定律知Q 相对 P 偏折更多，故Q 光束在玻璃砖中的折射率更大，Q 光c束的频率更大，由于两光束在玻璃砖中的路程相等，v n，Q 光束速率小，穿过的时间长，P、 Q 光束从玻璃砖进入空气中时，频率不变，波长会变长答案BD8 (多选 )如图 6 所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、 b 两束单色光则()第 4页图 6A 玻璃砖对 a 光的折射率为2Bb 光的频率比 a 光的频率大Cb 光在玻璃中的传播速度比a 光在玻璃中的传播速度大D让 a、 b 通过同一条狭缝，a 光衍射现象较明显解析a 光的折射率 nsin452，故 A对；由题

11、图可知，a 光的偏折程度比b 光sin30的小，所以a 光的折射率小，频率也小，由n c可得 v c， a 光在玻璃中的传播速度比bvn光的大，故B 对， C 错； a 光频率小，波长长，所以衍射现象更明显，D 正确答案ABD9ABC 为一全反射棱镜，它的横截面是等腰直角三角形，如图7 所示一束白光垂直入射到 AC 面上，在 AB 面上发生全反射，若光线入射点O 的位置保持不变，改变光线的入射方向 (不考虑自 BC 面反射的光线 )，则：图 7(1)使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光自AB 面射出， 则哪种色光首先射出？(2)使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，哪种色光首先

12、自AB 面射出？解析(1)白光垂直入射AC 面后直线射到AB 面，入射角为 45，发生全反射说明棱镜的临界角 C 45，这是对从红光到紫光的所有色光说的当入射光顺时针偏转时，在AC面上发生色散，不同色光偏折不同，红光偏折小，紫光偏折大如图所示，射到AB 面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于45，另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大因此，入射光线顺时针逐渐偏转时，在AB 面上红光的入射角将首先小于临界角而射出 AB 面(2)如果入射光逆时针偏转，则射到AB 面上的红光、紫光的入射角都大于45，都发生全反射而不可能从AB 面射出答案(1)红光(2)没有光从 AB 面射出10发出白光的细线光源ab，长度为 l0，竖直放置，上端 a 恰好在水面以下，如图8所示 现考虑线光