szw第2课时 光的波动性20110224.ppt

1、丽水中学 宋樟伟,20110222,2.光的波动性,第十三章 光学,I对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。与课 程标准中的“了解” 和“认识”相当 。（知其然） II对所列知识要理解其确切含义及其他知识的联系，能够进行 叙述和解释，并 能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。与课程标准中的“理 解”和“应用”相当。 （知其然，知其所以然）,（一）考点展示，考情分析,第十三章 光学1光的波动性,前页,后页,地位 分析：,频度 分析：,题型 分析：,命题 趋势：,难易 分析,情境 分析,（一）考点展示，考情分析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,（二）考点

2、成网，优化结构,前页,后页,光学,几何光学 （现象：光的传播）,物理光学 （本质：光的本性）,实验,现象,描述,光是一种波,光是一种粒子,第十三章 光学1光的波动性,（三）考点复习，疑难辩析,一、考点自清,前页,后页,第十三章 光学1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,温馨提示：1.“一分为二”获得两列相干光源；2.产生亮（暗）纹的条件；3.条

3、纹特点：等宽度、等间距和等亮度；4.理解条纹间距公式;5.产生色散现象的原因。,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,温馨提示：1.通过膜的前后的两个面的反射获得两列相干光；,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

4、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,温馨提示：1.衍射现象只有明显不明显的问题；2.条纹特点：不等宽度、不等间距、不等亮度。,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.,三、光的偏振 1.偏振：光波只沿 的方向振动，称为光 的偏振.,某一特定,温馨提示：1. 区别光的传播方向和振动方向；2.传播方向和振动方向的关系可用绳波类比理解。,2.自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包 括在垂直于传播方向上沿 振动的光， 而且沿各个

5、方向振动的光波的 都相同，这 种光叫做自然光. 3.偏振光：在 于传播方向的平面上，只沿某 个特定方向振动的光，叫做偏振光.光的偏振证 明光是 .自然光通过 后，就得到了偏 振光. 特别提醒 1.自然光通过偏振片后，就变成了偏振光. 2.平时我们所见的光，除直接从光源射来的 以外都是偏振光.,一切方向,强度,垂直,横波,偏振片,前页,后页,（三）考点复习，疑难辩析,二、热点聚焦,热点聚集,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

6、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.,第十三章 光学1光的波动性,热点二 光的衍射和光的干涉 1.衍射与干涉的比较,温馨提示：易混淆的原因在于三个相同点，区别点在于三个不同点。,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.,热点三 光的偏振 1.偏振光的产生方式 （1）自然光通过起偏器：通过两

7、个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器.第二个偏振片的作用 是检验光是否为偏振光，叫检偏器.,（2）自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90时，反射光和折射光都是偏振光， 且偏振方向相同垂直. 注意 不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的 光通过，其他振动方向的光被吸收了. 2.偏振光的理论意义及应用 （1）理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，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. （2）应用：照相机镜头

8、、立体电影、消除车灯眩光等.,温馨提示：1. 透振方向的意义是平行透振方向的偏振光才能通过偏振片，垂直透振方向的偏振光全部被吸收，其它方向的偏振光只有分量才能透过；2.干涉和衍射现象只能说明光是一种波，而光的偏振现象进一步说明光是一种横波。,（三）考点复习，疑难辩析,三、考点结构,前页,后页,光学,几何光学 （现象：光的传播）,物理光学 （本质：光的本性）,实验,现象,全反射,描述,折射,干涉,衍射,偏振,第十三章 光学1光的波动性,（三）考点复习，疑难辩析,三、考点结构,前页,后页,光学,几何光学 （现象：光的传播）,实验,现象,全反射,描述：,折射,（光路可逆）,定义：,条件：两列相干光,

9、条纹特点：等宽等距等亮,物理光学 （本质：光的本性）,条纹间距：,干涉,亮（暗）纹条件：,双缝干涉,薄膜干涉：意义及应用,衍射,定义：,条件：,条纹特点：不等宽不等距不等亮,偏振,定义：,自然光：,偏振光：,偏振片：透振方向,第十三章 光学1光的波动性,典型问题一：理解双缝干涉,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,温馨提示解决问题的关键：理解双缝干涉的原理、条件、间距等。,第十三章 光学1光的波动性,【例1】如图2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距离之差为2.110-6 m， 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

10、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410-7 （2）已知B光在某种介质中波长为3.1510-7 m，当B光从这 种介质射向空气时，临界角为37； （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.,暗条纹,亮条纹,只能观察到亮光,思维点拨 已知P点与S1和S2的距离之差，由出现明暗条纹的条件可判断是亮条纹或暗条纹. 解析 （1）设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由,光的路程差r=2.110-6 m，所以 从S1和S2到P点的光的路程差r是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹. （2）根据临界角与折射率的关系 由此可知，B光在空气中波长2为：

11、可见，用B光做光源，P点为亮条纹. （3）若让A光和B光分别照射S1和S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光. 答案 （1）暗条纹（2）亮条纹（3）只能观察到亮光,规律总结 1.同一种光在不同介质中的频率都相同，但波速和波长不同，由此可得出折射率与波长的 关系. 2.频率不同的光不符合形成干涉的条件，故无法得到干涉图样.,变式训练1 两个狭缝相距0.3 mm，位于离屏 50 cm处，现用波长为600 nm的光照射双缝. 求：（1）两条相邻暗条纹的距离是多少？ （2）若将整个装置放于水中，那么两条相邻条纹间的距离是多少？,典型问题一：理解双缝干涉,（四）考点应用，精讲

12、精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,1 mm,0.75 mm,相邻暗条纹间距为： 答案 （1）1 mm (2)0.75 mm,【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3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？,典型问题二：薄膜干涉的分析和应用,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动

13、性,110-7 m,温馨提示解决问题的关键：1.画出干涉法检查平面的光路图；2.标出第0、1、2级的亮纹的位置；3.同条纹等厚度，邻条纹厚度差半波长。,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）110-7 m,变式训练2 （1）劈

14、尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4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4,典型问题二：薄膜干涉的分析和应用,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,条纹变疏,温馨提示条纹特点：同条纹等厚度,邻条纹等高度,（2）由以上分析回答下列问题：

15、 如图5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5,甲 乙,典型问题二：薄膜干涉的分析和应用,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,BC,温馨提示解题方法:小矮人摸高法,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

16、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,【例3】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 图6所示

17、，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.,图6,典型问题三：理解光的偏振现象,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,（1）偏振片A的作用是什么？ （2）偏振光证明了光是一种 . （3）以下说法中正确的是 （ ） 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处光强度最 大，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处光强度最 大，偏振片A转过的角度等于,典型问题三：理解光的偏振现象,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波

18、动性,偏振片A的作用是把自然光变成偏振光,横波,ACD,温馨提示解题关键:理解光的偏振、偏振光、自然光、起偏、检偏和透振方向的概念,解析 （1）自然光源不是偏振光，但当自然光源经过偏振片后，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）偏振光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，不能再通过B，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振,动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为

19、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转的角度也为.故选项A、 C、D正确. 答案 （1）偏振片A的作用是把自然光变成偏振光 （2）横波（3）ACD,变式训练3 在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳.这些天然的弦光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果.漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光.由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的线偏振光.要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了. 同理，要想消除从竖直面反射来

20、的炫光，如玻璃窗反射来的炫 光，所用偏振轴应取水平方向. （1）请回答下列两个问题 某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？ （2）市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它透振方向应该沿什么方向？,典型问题三：理解光的偏振,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,温馨提示解题关键:明确不同反射光的偏振方向,解析 （1）在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光（反 射光为偏振光），影像就变得清晰.,（2）这种

21、太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片.该反射光为水平方向的线偏振光，故应使镜片的透振方向竖直. 答案 见解析,【例4】在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间 的距离为0.5 mm，测得双缝到光屏的距离为 1.0 m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条 纹间的距离为7.5 mm.则： （1）此红光的频率为多少？它在真空中的波长 为多少？ （2）假如把整个装置放入折射率为 的水 中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？,典型问题一：理解双缝干涉,（四）考点应用，精讲精析,前页,后页,第十三章 光学1光的波动性,1.12510-3 m,4.01014 Hz

22、7.510-7 m,由 得此光的频率 （2）在水中红光的波长 相邻两条明条纹间的距离为 答案 （1）4.01014 Hz 7.510-7 m （2）1.12510-3 m,【评分标准】 本题共16分，其中式各4分，各2分. 【名师导析】 光的干涉是高考中的常考题，要充分认识光的干涉条件及干涉条件的形成，分光法是形成干涉光的主要途径，双缝干涉和薄膜干涉是两种基本模型，干涉条件的变化分析是光的干涉的重点和难点，条纹间距公式 是分析的主要依据.本题中（2）问要求考生正确理解公式 各量的意义，此题中装置放入水中时，发生变化，计算时应为光在水中波长.,素能提升 1.如图7所示是一种利用光纤温度传感器测量

23、温度 的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变 化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从 而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接 收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方 向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的 说法是 （ ）,图7,A.到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收 器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越 大 B.到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收 器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越 大 C.到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收 器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越 小 D.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器 所接收的光强度就会越小,表示温度变化

24、越小 答案 B,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8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8,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