光的衍射、偏振、色散、激光

光的衍射、偏振、色散、激光【學習目標】1．了解光的衍射現象及觀察方法．2．理解光產生衍射的條件．3．知道幾種不同衍射現象的圖樣．5．知道振動中的偏振現象，偏振是橫波特有的性質．6．明顯偏振光和自然光的區(qū)別．7．知道光的偏振現象及偏振光的應用．8．知道光的色散、光的顏色及光譜的概念．9．理解薄膜干涉的原理并能解釋一些現象．10．知道激光和自然光的區(qū)別．11．了解激光的特點和應用．【要點梳理】要點【一】光的衍射1．三種衍射現象和圖樣特征(1)單縫衍射．①單縫衍射現象．如下圖，點光源S發(fā)出的光經過單縫后照射到光屏上，假設縫較寬，那么光沿著直線傳播，傳播到光屏上的AB區(qū)域；假設縫足夠窄，那么光的傳播不再沿直線傳播，而是傳到幾何陰影區(qū)，在AA，、BB，區(qū)還出現亮暗相間的條紋，即發(fā)生衍射現象．要點詮釋：衍射是波特有的一種現象，只是有的明顯，有的不明顯而已．②圖樣特征．單縫衍射條紋分布是不均勻的，中央亮條紋與鄰邊的亮條紋相比有明顯的不同：用單色光照射單縫時，光屏上出現亮、暗相間的衍射條紋，中央條紋寬度大，亮度也大，如下圖，與干涉條紋有區(qū)別．用白光照射單縫時，中間是白色亮條紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光最遠離中央的是紅光．(2)圓孔衍射．①圓孔衍射的現象．如圖甲所示，當擋板AB上的圓孔較大時，光屏上出現圖乙中所示的情形，無衍射現象發(fā)生；當擋板AB上的圓孔很小時，光屏上出現圖丙中所示的衍射圖樣，出現亮、暗相間的圓環(huán)．②圖樣特征．衍射圖樣中，中央亮圓的亮度大，外面是亮、暗相間的圓環(huán)，但外圍亮環(huán)的亮度小，用不同的光照射時所得圖樣也有所不同，如果用單色光照射時，中央為亮圓，外面是亮度越來越暗的亮環(huán)．如果用白光照射時中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)．(3)圓板衍射．在1818年，法國物理學家菲涅耳提出波動理論時，著名的數學家泊松根據菲涅耳的波動理論推算出圓板后面的中央應出現一個亮斑，這看起來是一個荒謬的結論，于是在同年，泊松在巴黎科學院宣稱他推翻了菲涅耳的波動理論，并把這一結果當作菲涅耳的謬誤提了出來但有人做了相應的實驗，發(fā)現在圓板陰影的中央確實出現了一個亮斑，這充分證明了菲涅耳理論的正確性，后人把這個亮斑就叫泊松亮斑．小圓板衍射圖樣的中央有個亮斑——泊松亮斑，圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨著半徑的增大而減?。?．衍射光柵構成：由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學儀器．特點：它產生的條紋分辨程度高，便于測量．⑶種類：嚴射光柵.［反射光柵 、3．衍射現象與干涉現象的比較J種類項目單縫衍射雙縫干涉不產生條件只要狹縫足夠小，任何光都能發(fā)生頻率相同的兩列光波相遇疊加不條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等1同點條紋間距各相鄰條紋間不等各相鄰條紋等間距點 亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋4．三種衍射圖樣的比較如下圖是光經狹縫、小孔、小圓屏產生的衍射圖樣的照片．由圖可見光經不同形狀的障礙物產生的衍射圖樣的形狀是不同的．衍射條紋的間距不等．仔細比較乙圖和丙圖可以發(fā)現小孔衍射圖樣和小圓屏衍射圖樣的區(qū)別：①小圓屏衍射圖樣的中央有個亮斑一一著名的''泊松亮斑〃；②小圓屏衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨著半徑的增大而減小，而圓孔衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大；③乙圖背景是黑暗的，丙圖背景是明亮的．5．光的直線傳播是一種近似的規(guī)律光的直線傳播是一種近似的規(guī)律，具體從以下兩個方面去理解：多數情況下，光照到較大的障礙物或小孔上時是按沿直線傳播的規(guī)律傳播的，在它們的后面留下陰影或光斑．如果障礙物、縫或小孔都小到與照射光的波長差不多(或更小)，光就表現出明顯的衍射現象，在它們的后面形成泊松亮斑、明暗相間的條紋或圓環(huán)．光是一種波，衍射是它基本的傳播方式，但在一般情況下，由于障礙物都比較大(比起光的波長來說)，衍射現象很不明顯．光的傳播可近似地看做是沿直線傳播．所以，光的直線傳播只是近似規(guī)律．要點【二】光的偏振1．自然光和偏振光(1)自然光：從普通光源直接發(fā)出的自然光是無數偏振光的無規(guī)那么集合，所以直接觀察時不能發(fā)現光強偏向哪一個方向．這種沿著各個方向振動的光波強度都相同的光叫自然光．自然光介紹：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。如下圖。要點詮釋：偏振片是由特殊材料制成的，其〝狹縫〃用肉眼不能看見它只允許振動方向與〝狹縫〃平行的光波通過．通過偏振片后，自然光就變成了偏振光.如下圖，普通光源S發(fā)出的光經過偏振片時，后面的光屏是明亮的，說明光透過了偏振片，假設轉動偏振片，光屏上亮度不變，說明透過光的強度不變，由此可知，自然光沿著各個方向振動的光波的強度都相同．(2)偏振光：只沿著一個特定的方向振動的光叫偏振光．如經過偏振片后的自然光．假設偏振光再經過一個偏振片后，情況會怎樣呢？如圖1所示，當兩偏振片的〝狹縫〞平行時，光屏上仍有亮光．當兩偏振片的〝狹縫〞相互垂直時，透射光的強度幾乎為零，光屏上是暗的．如圖2所示．結論：光是一種橫波．上面第l塊偏振片叫起偏器；第2塊偏振片叫檢偏器．2．偏振光的兩種產生方式讓自然光通過偏振片；(2)自然光射到兩種介質的交界面上，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．要點詮釋：平時我們所看到的光，除直接從光源射來的以外都是偏振光．3．偏振光的應用：攝影技術中的應用：光的偏振現象有很多應用．如在拍攝日落時水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時，由于水面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景象不清楚，如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可使反射來的偏振光不能進入照相機內，從而可拍出清晰的照片．故人們把偏振濾光片叫做攝像機的〝門衛(wèi)〞．偏振片在汽車擋風玻璃上的應用：偏振片——汽車司機的福音．在夜間行車時，迎面開來的車燈眩光常常使司機看不清路面，容易發(fā)生事故．如果在每輛車燈玻璃上和司機坐席前面的擋風玻璃上安裝一塊偏振片，并使它們的透振方向跟水平方向成45。角，就可以解決這一問題?這時，從對面車燈射來的偏振光，由于振動方向跟司機座前擋風玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不會射進司機眼里?而從自己的車燈射出去的偏振光，由于振動方向跟自己的擋風玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司機仍能看清自己的燈照亮的路面和物體.(3)立體電影：立體電影也是利用光的偏振原理4?光波中的電場強度E光是電磁波，且電磁波中電場強度E和磁感應強度的振動方向都與電磁波的傳播方向垂直?實驗指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由電場強度E引起的.因此常將E的振動稱為光振動.在與光波傳播方向垂直的平面內，光振動的方向可以沿任意的方向?光振動沿各個方向均勻分布的光就是自然光?光振動沿著特定方向的光就是偏振光.要點【三】光的顏色、色散1.雙縫干涉中的色散用不同的單色光作雙縫干涉實驗，得到的條紋之間的距離不一樣，但都是明暗相間的單色條紋，由=L九知，不同顏色的光，波長不同?紅d光Ax最大，波長最長，紫光Ax最小，波長最短.白光干涉時的條紋是彩色的，可見白光是由多種色光組成的，發(fā)生干涉時，白光發(fā)生了色散現象.2?薄膜干涉中的色散用單色光照射薄膜時，兩個表面反射的光是相干的，形成明暗相間的條紋.用不同的單色光照射，看到亮紋的位置不同.用白光照射時，不同顏色的光在不同位置形成不同的條紋，看起來就是彩色的.3?折射時的色散如下圖，一束白光通過三棱鏡后會擴展成由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各色組成的光譜.注意：我們把射出棱鏡的光線與入射光線方向的夾角叫光通過棱鏡的偏向角．實驗說明，白光色散時，紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大．這說明玻璃對不同色光的折射率不同．紫光的折射率最大，紅光的折射率最小，依次為n>L>n?紫紅由于介質中的光速v=C，故折射率大的光速小，各種色光在介質n中的光速依次為：v<v<L<v，即紅光的速度最大，紫光速度最小.紫靛紅如下圖，白光經三棱鏡后，在光屏上呈現七色光帶(光譜)；假設從棱鏡的頂角向底邊看，由紅到紫依次排列，紫光最靠近底邊．光的色散實質上是光的折射現象．色散現象的產生說明，白光是由各種單色光組成的復色光．由于各種單色光通過棱鏡時因折射率不同使光線偏折的角度不同，所以產生了色散現象．單色光通過棱鏡不能再分，所以不能發(fā)生色散現象．4．薄膜干涉豎直放置的肥皂膜受到重力的作用，形成上薄下厚的楔形薄膜，在薄膜上不同的地方，來自前后兩個面的反射光所走的路程差不同，在一些地方，這兩列波疊加后互相加強，于是出現了亮紋；在另一些地方，疊加后互相削弱，于是出現了暗紋．要點詮釋：用單色光照射薄膜，看到的是明暗相間的條紋．用白光照射時，某一厚度的地方，是這一種色光被加強，另一厚度的地方那么是另一種色光被加強，因此看到的是彩色條紋．水面上的油膜，馬路上的油膜和肥皂泡上的彩色條紋都是薄膜干涉形成的．5．分光鏡用來觀察光譜，分析光譜的儀器叫分光鏡，分光鏡構造原理如下圖．A為平行光管，由兩部分組成，一端有狹縫，另一端有凸透鏡，狹縫到凸透鏡的距離等于一倍焦距，狹縫入射的光經凸透鏡后變成平行光線，射到三棱鏡上．三棱鏡P通過色散將不同顏色的光分開.通過望遠鏡筒B可以觀察光譜，在MN上放上底片還可以拍攝光譜．管C在目鏡中形成一個標尺，以便對光譜進行定量研究.6．薄膜干涉現象的觀察方法用酒精燈火焰和肥皂薄膜觀察光的薄膜干涉現象時，觀察者眼睛、酒精燈、薄膜位置應如下圖，注意：觀察的是火焰經薄膜反射的像，像上會出現明暗相間的水平條紋．本實驗成功的關鍵是膜一定要薄，但又要有足夠的韌性，不致很快破掉，以便有足夠長的時間可以觀察(可在清水中加一些洗潔精)．7．各種色散現象的規(guī)律光的顏色取決于頻率，從紅光到紫光，頻率逐漸增大，波長逐漸減小，色光由真空進入介質，頻率不變，波長減?。鈴恼婵者M入介質速度都要減小，在同一種介質中，從紅光到紫光，速度逐漸減?。谕环N介質中，從紅光到紫光，折射率逐漸增大．8．用干涉法檢查平面如圖〔a〕所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，入射光從空氣膜的上下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋．如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的．如果某處凹下，那么對應明紋(或暗紋)提前出現，如圖(b)所示；如果某處凸起來，那么對應條紋延后出現，如圖(c)所示.(注：''提前〃與"延后〃不是指在時間上，而是指由左向右的順序位置上)9．增透膜的應用在光學儀器中，為了減少光在光學元件(透鏡、棱鏡)表面的反射損失，可用薄膜干涉相消來減少反射光．像照相機、測距儀、潛望鏡上用的光學元件表面為了減少光的反射損失都鍍上了介質薄膜(氟化鎂)，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1，這樣反射回來的兩列光波經過路程差恰好4等于半個波長，它們干涉后就相互抵消．要點詮釋：這種薄膜減少光學表面反射造成的光能損失，增強了透鏡透光的能量，故稱之為增透膜．而入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光干涉相消．由于人眼對綠光最敏感，一般增透膜的厚度做到使綠光垂直入射時完全抵消這時紅光和紫光沒有顯著削弱，所以有增透膜的光學鏡頭顯淡紫色．10．雨后天空中的彩虹產生的原因和條件(1)彩虹是由于日光經過球狀小水滴時，從空氣射入球內要發(fā)生折射，從球內射向空氣可能要發(fā)生全反射形成的．當陽光進入水滴后就被分解為七色光，這七色光再經過內表面反射進入我們的視角，我們就看見了七彩的虹．如圖甲所示是由于太陽光經過小水滴時，受到兩次折射，一次反射，產生第一次彩虹，偏向程度與日光進行方向差138。,因此我們看到第一道彩虹呈現42。方位角，如圖乙所示.如圖丙、丁所示，假設目光受到兩次折射、兩次反射，那么產生第二道彩虹(50。)．由于紅光受折射偏向最小，藍光最大．第一道彩虹的顏色排列由內向外是：藍f紅，第二道那么是紅f藍.彩虹多發(fā)生在大雨過后，需背對陽光才看得到，每個人看到的彩虹都以觀察者為中心形成42?；?0。的光環(huán)．其實，彩虹不僅僅來自天空，在有水霧和陽光的地方，都有可能看見彩虹，因為彩虹實際上是白光通過水滴折射、反射后產生的．大城市由于環(huán)境污染嚴重，空氣中漂浮大量的粉塵等顆粒雜質也使得空中的小水珠不再純凈，難以形成日光的折射和全反射，所以很難看到彩虹．要愛護環(huán)境，保護大氣層，減小有害氣體的排放，植樹造林．要點【四】激光1．激光具有的特點(1)相干性好．所謂相干性好，是指容易產生干涉現象．普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件．所以，現在我們做雙縫干涉實驗時，無需在雙縫前放一個單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干涉條紋．利用相干光易于調制的特點，傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細細的激光束通過光纜可以同時傳送一百億路電話和一千萬套電視，全國人民同時通話還用不完它的通訊容量，而光纖通信就必須借助激光技術才能發(fā)展．(2)平行度非常好．與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴散程度小，光線仍能保持很大的強度，保持它的高能量，利用這一點可以精確測距．現在利用激光測量地月距離精確度已達到1m．激光的亮度非常高．它可以在很小的空間和很短的時間內集中很大的能量．如果把強大的激光束會聚起來，可使物體被照部分在千分之一秒的時間內產生幾千萬度的高溫不能直接照射眼睛，否那么會傷害眼睛激光單色性很好．激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的．2．激光的應用舉例與對應的特性(1)激光雷達．對準目標發(fā)出一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖和收到反射回波的時間間隔，結合發(fā)射的方向，就可探知目標的方位和距離，結合多普勒效應，還可以求出目標的運動速度．(利用激光的平行度好)(2)讀盤．激光的平行度很好，可以會聚到很小的一點，讓會聚點照射DVD碟機、CD唱機、計算機的光盤上，就可讀出光盤上記錄的信息?(利用激光的平行度好)醫(yī)用激光刀.可以用于醫(yī)療的某些手術上，具有手術時間短、損傷小、不會引起細菌感染、止血快等優(yōu)點.(利用激光的亮度髙)切割金屬等難熔物質?用激光可以產生幾千萬度的髙溫，使最難熔的物質也可在瞬間汽化.(利用激光的亮度髙)激光育種.用激光照射植物的種子，會使植物產生有益的變異,用于培育新晶種.(利用激光的亮度髙)引起核聚變?使聚變能在控制前提下進行.(利用激光亮度髙)激光可以作為武器使用，用以擊毀偵察衛(wèi)星，飛行的導彈、飛機、裝甲車等.(利用激光的亮度髙)作為干涉、衍射的光源?干涉、衍射現象明顯.(利用其單色性好)3．光源發(fā)射光子數的計算從能量轉化的角度思考，設光源的功率為P，經過時間t，那么光源發(fā)射的光子數N由E=Nhv和E=Pt，可知NP?hv4?激光武器激光武器分為激光制導炸彈和激光熱武器兩種?激光制導炸彈在攻擊目標時，由目標指示飛機發(fā)射激光，照射目標，由運載機投彈，制導炸彈那么根據從目標反射回來的激光飛向目標?這種炸彈偏離目標不大于10m?而普通炸彈那么通常平均偏離目標在100m左右?激光熱武器是利用激光的熱效應來破壞目標的?輕型的激光熱武器可稱為激光槍，可用來殺傷人員，重型的稱為激光炮，可燒毀裝甲車、飛機、導彈和衛(wèi)星等?激光熱武器的優(yōu)點是速度快，命中率高?缺點是不能大面積的摧毀目標?制造激光熱武器要求有大功率的激光器，目前有一些技術難題尚未完全解決，還處于研制階段?5?醫(yī)療用激光可以治療眼疾，如視網膜〝焊接〞、虹膜切除、角膜移植、治療青光眼等?激光在皮膚科、五官科、婦科、腫瘤科、外科等方面也得到了應用?可治療黑色素皮膚癌、血管腫瘤、〝焊接〞骨骼?外科用激光作為手術刀來切割組織，其優(yōu)點是可以自動止血、傷口基本無菌、傷口愈合快?利用光導纖維傳輸激光，制成激光內窺鏡來檢查腸胃的病變?【典型例題】類型【一】衍射現象例1?關于光的衍射現象，下面說法正確的選項是( )?A、 紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B、 白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C、 光照到不透明小圓盤上出現泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射D、 光照到較大圓孔上出現大光斑，說明光沿著直線傳播，不存在光的衍射現象【思路點撥】根據光波發(fā)生明顯衍射的條件進行判斷?！敬鸢浮緼、C【解析】該題考查衍射圖樣和對衍射現象的理解．單色光照到狹縫上產生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋，白光的衍射圖樣是彩色條紋．光照到不透明圓盤上，在其陰影處出現光點，是衍射現象光的衍射現象只有明顯與不明顯之分。D項中屏上大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的，不能認為不存在衍射現象．【總結升華】此題考查了光發(fā)生明顯衍射的條件．同時強調了衍射是光的一種本性，它的存在不取決于我們是否能看見．舉一反三:【變式1】在觀察光的衍射現象的實驗中，通過緊靠眼睛的卡尺測量爪形成的狹縫，觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲〔燈管或燈絲都要平行于狹縫〕，可以看到()．A、黑白相間的直條紋 B、黑白相間的弧形條紋C、彩色的直條紋 D、彩色的弧形條紋【答案】C例2．如下圖，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣．分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是( )．A、 ab是光的干涉圖樣B、 c、d是光的干涉圖樣C、 形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短D、 形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短【答案】A【解析】干涉條紋是等距離的條紋，因此，a、b圖是干涉圖樣，c、d圖是衍射圖樣，故A項正確，B項錯誤；由公式Ax=L九可知，條紋寬的入射d光的波長長，所以a圖樣的光的波長比b圖樣的光的波長長，故C項錯誤，c圖樣的光的波長比d圖樣的光的波長長。故D項錯誤.【總結升華】①雙縫是干涉條紋，間距相等；②單縫是衍射條紋,間距不等，中央亮條紋最亮，兩側為間距不等的明暗相間的條紋．舉一反三:【變式1】以下圖所示的4種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣〔灰黑色部分表示亮紋〕。那么在下面的四個圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()．A、紅黃藍紫 B、紅紫藍黃C、藍紫紅黃D、藍黃紅紫【答案】B【解析】題圖中第1、3為干涉圖樣，第2、4為衍射圖樣。1的波長較長，為紅光，3為藍光。2的波長短，為紫光，4為黃光。所以顏色順序依次是紅紫藍黃?！咀兪?】某同學以線狀白熾燈為光源，利用游標尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現象后，總結出以下幾點，你認為正確的選項是()．A、 假設狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行B、 假設狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與狹縫垂直C、 衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關D、 衍射條紋的間距與光的波長有關【答案】A、C、D【解析】假設狹縫與線狀燈平行，衍射條紋與狹縫平行且現象明顯，衍射條紋的疏密程度與縫寬有關，狹縫越小，條紋越疏；條紋間距與波長有關，波長越長，間距越大．【總結升華】游標卡尺兩腳間形成單縫，縫與線狀光源平行時才能產生衍射．類型【二】偏振光例3?如下圖，p是偏振片，p的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向.以下四種入射光束中，哪幾種照射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【思路點撥】只要光的振動方向不與偏振片的狹縫垂直，光都能通過偏振片．【答案】A、B、D【解析】根據光的現象，只要光的振動方向不與偏振片的狹縫垂直，光都能通過偏振片．太陽光、沿豎直方向振動的光、沿與豎直方向成45。角振動的光均能通過偏振片?故A、B、D正確.【總結升華】當光的振動方向不與偏振片透射方向垂直時，一定有光透射出去．舉一反三:【變式1】如下圖，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，這是光的偏振現象，這個實驗說明( )．A、光是電磁波 B、光是一種橫波C、光是一種縱波 D、光是概率波【答案】B例4．實驗證明讓一束太陽光入射到平靜的水面上，如果入射角合適，其反射光線和折射光線是互相垂直的，且偏振方向也是互相垂直的偏振光．水的折射率為1.33，求這一入射角為多少?【答案】見解析【解析】設入射角為。，折射角為°,反射角為帶.121由光的反射定律知由光的折射定律得：由題給條件知故有【總結升華】反射光線與折射光線互相垂直，那么反射角與折射角之和為90。，再根據反射定律和折射定律就可求出入射角．【變式1】一段時間以來，〝假奶粉事件〞鬧得沸沸揚揚，奶粉的碳水化合物(糖)含量是一個重要指標，可以用〝旋光法〞來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量，偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉一個角度a，這一角度a稱為"旋光度〃，a的值只與糖溶液的濃度有關.將a的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品中的含糖量.如下圖，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強,然后將被測樣品P置于A、B之間，那么以下說法中正確的選項是（）?A、 到達O處光的強度會明顯減弱B、 到達O處光的強度不會明顯減弱C、 將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片B轉過的角度等于aD、 將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片A轉過的角度等于a【答案】A、C、D【解析】自然光通過偏振片后得到垂直于光的傳播方向與偏振片的透振方向平行的偏振光，該偏振光經被測樣品后，其偏轉方向發(fā)生了偏轉，即相對于光的傳播方向向左或向右旋轉了一個角度a，到達B的光的偏振方向與B的透振方向不完全一致，故O處光的強度會明顯減弱，故A項正確,B項錯誤；假設將A或B轉動一個角度，使得O處光的強度仍為最大，說明它們轉過的角度等于a，故C、D兩項都正確.【總結升華】解決光的偏振問題，關鍵是判斷偏振光的振動方向與偏振片的透振方向的關系，假設它們平行，那么光強最強，假設它們垂直，那么光強最弱?【變式2】通過一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭、月亮、反光的黑板，當以入射光線為軸轉動偏振片時，看到的現象有何不同?【答案】見解析【解析】該題考查自然光和偏振光的區(qū)別?通過一塊偏振片去觀察電燈、蠟燭時，透射光的強度不隨偏振片的旋轉而變化?因為燈光、燭光都是自然光，沿各個方向振動的光的強度相同?因此，當偏振片旋轉時，透射出來的光波的振動方向雖然改變了（肉眼對此不能感覺到），但光的強弱沒有改變．月亮、黑板反射的光是偏振光，它們通過偏振片透射過來的光線的強弱會隨偏振片的旋轉發(fā)生周期性的變化．【總結升華】知道自然光和偏振光的區(qū)別．光源發(fā)出的光，沿著各個方向振動的光的強度都相同，叫做自然光．振動方向一定的光叫做偏振光．類型【三】光的顏色、色散例5．如下圖一個小的光源S發(fā)出白光，經三棱鏡分光．假設人沿著折射光線的反方向觀察，通過棱鏡可以看到( )．A、 白光點B、 光點上部紅色，下部紫色C、 光點上部紫色，下部紅色D、 看不到光源的像【思路點撥】不同顏色的光發(fā)生折射時折射角不同?！敬鸢浮緾【解析】由于各種單色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，成的像最高，紅光的折射率最小，偏折角也最小，成的像最低，故C正確．【總結升華】此題易錯選B,將右邊光屏顯示光譜顏色順序跟人眼逆著光線看到的像的顏色混淆，兩者是有區(qū)別的．【變式】用如下圖的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現象．圖甲是點燃酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平面內緩慢旋轉，觀察到的現象是()．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【答案】D【解析】金屬絲圈在豎直平面內緩慢旋轉時，楔形形狀薄膜各處厚度形狀幾乎不變．因此，形成的干涉條紋保持原狀態(tài)不變，D正確，A、B、C錯誤．【總結升華】肥皂膜在重力作用下，形成劈形膜在同一水平線上、厚度相同，干涉出現直線條紋．例6．如下圖，把一個平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構成空氣劈尖．讓單色光從上方射入，這時可以看到亮暗相間的條紋．下面關于條紋的說法中正確的選項是()．A、 干涉條紋的產生是由于光在空氣劈尖膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結果B、 干涉條紋中的暗紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結果C、 將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動D、 觀察薄膜干涉條紋時，應在入射光的另一側【答案】A、C【解析】根據薄膜干涉的產生原理，上述現象是由空氣膜前后表面反射的兩列光疊加而成的，當波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時，振動加強，形成亮條紋，所以A項對B項錯；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時，應在入射光的同一側，故D項錯誤；根據條紋的位置與空氣膜的厚度是對應的．當上玻璃板平行上移時，同一厚度的空氣膜向劈尖移動，故條紋向著劈尖移動，故C項正確.【總結升華】薄膜干涉常用在科學技術上檢查表面平整情況．【變式】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，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相等；(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定．現假設在圖甲裝置中抽去一張紙片．那么當光垂直人射到新劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋()．A、變疏 B、變密C、不變 D、消失【答案】A【解析】光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋?設空氣膜頂角為e,d、d處為兩相鄰亮條紋，如下圖，那么12此兩處的光傳播的路程分別為5二2d，5二2d?1122因為路程差為5-5二九，所以d-d=1九?21212設此兩相鄰亮條紋中心的距離為Al，那么由幾何關系得幺二幺二tan0，即A心\?Al 2tane當抽去一張紙片0減小時，Al增大，應選A、【總結升華】此題考查了對薄膜干涉的正確理解，特別是同一條紋對應的空氣薄膜的厚度相同這一知識點的靈活運用