高考物理總復習 第5講 光的波動性課件 新人教版選修34.ppt

對應學生用書p246 一 光的干涉1 產生條件 1 兩列光的相同 振動方向相同 且具有恒定的 才能產生穩(wěn)定的干涉圖樣 2 將同一列光波分解為兩列光波 可以獲得相干光源 和薄膜干涉都是用此方法獲得相干光源 相位差 頻率 雙縫干涉 2 兩種典型的干涉 1 楊氏雙縫干涉 原理如圖所示 明 暗條紋的條件 單色光 形成的條紋 中央為明條紋 a 光的路程差r2 r1 k 0 1 2 光屏上出現(xiàn)明條紋 b 光的路程差r2 r1 k 0 1 2 光屏上出現(xiàn)暗條紋 明暗相間 k 白光 光屏上出現(xiàn)條紋 且中央亮條紋是 填寫顏色 條紋間距公式 x 2 薄膜干涉 相干光 光照射到透明薄膜上 從薄膜的兩個反射的兩列光波 圖樣特點 同雙縫干涉 同一條亮 或暗 紋對應薄膜的相等 應用 利用光的干涉檢查平整度 彩色 白色 表面 厚度 增透膜 1 用白光做雙縫干涉實驗時 中央出現(xiàn)白色條紋 兩側出現(xiàn)彩色條紋的原因 從雙縫射入的兩列光波中 各種色光都能形成明暗相間的條紋 各種色光都在中央條紋處形成亮條紋 從而復合成白色條紋 兩側各色光的條紋間距與波長成正比 即紅光的亮紋間寬度最大 紫光亮紋間寬度最小 即除中央條紋以外的其他條紋不能完全復合 這樣便形成了彩色條紋 2 薄膜干涉的成因 薄膜特點 如圖所示 由于重力作用 肥皂膜上薄下厚 相干光線 薄膜前表面aa 和后表面bb 的反射光線疊加 亮紋條件 在p1 p2處 薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差 當光程差等于波長整數(shù)倍時形成亮條紋 暗紋條件 在q處 光程差等于半波長的奇數(shù)倍 形成暗條紋 二 光的衍射1 光的衍射 光繞過偏離直線傳播的現(xiàn)象 2 發(fā)生明顯衍射的條件 只有當障礙物的尺寸與光的波長 甚至比光的波長的時候 衍射現(xiàn)象才會明顯 障礙物 相差不多 還小 3 衍射條紋的特點 1 單縫衍射 單色光的衍射圖樣為中間的單色條紋 兩側是的條紋 條紋寬度比中央窄且暗 白光的衍射圖樣為中間寬且亮的白條紋 兩側是漸窄且暗的彩色條紋 2 圓孔衍射 明暗相間的圓環(huán) 3 泊松亮斑 圓盤衍射 當光照到 選填 透明 或 不透明 的半徑很小的小圓盤上時 在圓盤的陰影中心出現(xiàn) 在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán) 寬且亮 明暗相間 不等距 不透明 亮斑 1 干涉和衍射是波的特征 波長越長 干涉和衍射現(xiàn)象越明顯 在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 只是明顯與不明顯的差別 2 衍射現(xiàn)象說明 光沿直線傳播 只是一種特殊情況 只有在光的波長比障礙物小得多時 光才可以看做是沿直線傳播 三 光的偏振1 偏振 光波只沿的方向的振動 2 自然光 太陽 電燈等普通光源發(fā)出的光 包括在垂直于傳播方向上沿振動的光 而且沿各個方向振動的光波的都相同 這種光叫做自然光 3 偏振光 在于傳播方向的平面上 只沿某個特定方向振動的光 光的偏振證明光是 自然光通過偏振片后 就得到了偏振光 4 偏振光的應用 應用于照相機鏡頭 消除車燈眩光等 某一特定 一切方向 強度 垂直 橫波 立體電影 1 對偏振片的理解偏振片并非刻有狹縫 而是具有一種特征 即存在一個透振方向 只讓平行于該方向振動的光通過 其他振動方向的光被吸收了 2 自然光和偏振光的比較 1 一般解題步驟 1 由題設情況依 真 n 介 求得光在真空 或空氣 中的波長 2 由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是明條紋還是暗條紋 1 已知a光在空氣中的波長為6 10 7m 問p點是亮條紋還是暗條紋 2 已知b光在某種介質中波長為3 15 10 7m 當b光從這種介質射向空氣時 臨界角為37 問p點是亮條紋還是暗條紋 3 若讓a光照射s1 b光照射s2 試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象 4 設光屏上o為到s1和s2路程相等的點 則b光在po間有幾條暗紋 3 若讓a光和b光分別照射s1和s2 通過s1 s2的光不滿足相干條件 故不能發(fā)生干涉 此時光屏上只能觀察到亮光 4 由于nb 4 故b光在po間有4條暗紋 答案 1 暗條紋 2 亮條紋 3 見嘗試解答 4 4條 如右圖所示 在雙縫干涉實驗中 已知ss1 ss2 且s1 s2到光屏上p點的路程差 r 1 5 10 6m 1 當s為 0 6 m的單色光源時 在p點處將形成 條紋 2 當s為 0 5 m的單色光源時 在p點處將形成 條紋 均選填 明 或 暗 答案 1 暗 2 明 衍射與干涉的比較 注意 1 白光發(fā)生光的干涉 衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋 但光學本質不同 2 區(qū)分干涉和衍射 關鍵是理解其本質 實際應用中可從條紋寬度 條紋間距 亮度等方面加以區(qū)分 嘗試解答 白光作為光源 屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 a錯 b為紅光的雙縫干涉 圖樣為紅黑相間 故b正確 紅光和紫光頻率不同 不能產生干涉圖樣 c錯 遮住一條狹縫時 紫光將發(fā)生單縫衍射 形成衍射圖樣 d正確 答案 bd 2012 南平聯(lián)考 在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的明暗相間的圖樣 下圖的四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是 a a cb b cc a dd b d 答案 d 1 偏振光的產生方式 1 自然光通過起偏器 通過兩個共軸的偏振片觀察自然光 第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振光 叫起偏器 第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光 叫檢偏器 2 自然光射到兩種介質的交界面上 如果光入射的方向合適 使反射光和折射光之間的夾角恰好是90 時 反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向相互垂直 2 偏振光的理論意義及應用 1 理論意義 光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波 但不能確定光波是橫波還是縱波 光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波 2 應用 照相機鏡頭 立體電影 消除車燈眩光等 3 當狹縫的寬度很小并保持一定時 分別用紅光和紫光照射狹縫 看到的衍射條紋的主要區(qū)別是 4 如下圖所示 讓太陽光或白熾燈光通過偏振片p和q 以光的傳播方向為軸旋轉偏振片p或q 可以看到透射光的強度會發(fā)生變化 這是光的偏振現(xiàn)象 這個實驗表明 嘗試解答 1 肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象 露珠呈現(xiàn)的彩色是光的色散 通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象 2 障礙物或孔的尺寸比波長大得多時 可把光看作沿直線傳播 障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多或比波長更小時 可產生明顯的衍射現(xiàn)象 3 紅光的中央亮紋寬 紅光的中央兩側的亮紋離中央亮紋遠 4 這個實驗說明了光是一種橫波 答案 見嘗試解答 如圖所示 p是一偏振片 p的透振方向 用帶有箭頭的實線表示 為豎直方向 下列四種入射光束中 哪幾種光照射p時能在p的另一側觀察到透射光 a 太陽光b 沿豎直方向振動的光c 沿水平方向振動的光d 沿與豎直方向成45 角振動的光 解析 太陽光是自然光 沿各個方向振動的光都有 所以在偏振片另一側可看到透射光 沿豎直方向振動的光 與p的透振方向相同 能透過偏振片 沿與豎直方向成45 角振動的光 有部分光能透過偏振片p 故a b d正確 答案 abd a 當金屬絲圈旋轉30 時干涉條紋同方向旋轉30 b 當金屬絲圈旋轉45 時干涉條紋同方向旋轉90 c 當金屬絲圈旋轉60 時干涉條紋同方向旋轉30 d 干涉條紋保持原來狀態(tài)不變 錯因分析 認為金屬絲圈在其所在的豎直平面內緩慢旋轉時引起條紋變化 誤選a b c的一項 處理薄膜干涉問題時要注意什么是干涉膜 相干光來源哪些面的反射光 了解路程差與膜的厚度成2倍的關系 要熟悉課本的薄膜干涉的實例 對于相機鏡頭的增透膜 它是前后膜面的反射光干涉相消來增加透光度的 正確解答 當金屬絲圈在其所在的豎直平面內緩慢旋轉 膜的厚度幾乎沒變化 所以膜前后表面反射光的路程差情況未變 所以d正確 答案為d 劈尖干涉是一種薄膜干涉 其裝置如下圖 甲 所示 將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上 從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜 當光垂直入射后 從上往下看到的干涉條紋如圖 乙 所示 干涉條紋有如下特點 1 任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度差相同 現(xiàn)若在圖 甲 裝置中抽去一張薄片 則當光豎直入射到新的劈形空氣薄膜后 從上往下觀察到的干涉條紋 a 變疏b 變密c 不變d 消失 解析 該題主要考查獲取和處理信息的能力 當抽去一張紙片后 兩玻璃表面之間夾角減小 由數(shù)學知識可知 要保持兩相鄰條紋所對應的薄膜厚度差相同 則兩相鄰條紋間距一定增大 即觀察到的干涉條紋變疏 選項a正確 說明 任意相鄰明條紋 或暗條紋 所在位置下面對應的薄膜厚度差恒定 答案 a 對應學生用書p248 1 2012 上海卷 下圖為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣 則 a 甲為紫光的干涉圖樣b 乙為紫光的干涉圖樣c 丙為紅光的干涉圖樣d 丁為紅光的干涉圖樣 解析 光通過雙縫產生的干涉圖樣是等寬的條紋 丙與丁不是干涉圖樣 是衍射圖樣 c d錯 光產生的干涉圖樣 波長越長條紋間距越大 所以甲為紅光的干涉圖樣 乙為紫光的干涉圖樣 b正確 答案 b 2 關于光的干涉 下列說法中正確的是 a 在雙縫干涉現(xiàn)象里 相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的b 在雙縫干涉現(xiàn)象里 把入射光由紅光換成紫光 相鄰兩個明條紋間距將變寬c 只有頻率相同的兩列光波才能產生干涉d 頻率不同的兩列光波也能產生干涉現(xiàn)象 只是不穩(wěn)定 答案 c 3 如下圖所示 兩光屏間放有兩個偏振片 它們四者平行共軸 現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏m上的小孔照射到固定不動的偏振片p