第2講光的波動性光的偏振激光【必備知識·自主排查】1.光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)________條紋；某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)________條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象．(2)條件：兩束光的頻率________、相位差恒定．(3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時，形成明暗相間的________距的干涉條紋；白光照射時，中央為________條紋，其余為________條紋．2．光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件：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．3．偏振片和透振方向偏振片由特定的材料制成，每個偏振片都有一個特定的方向，沿著這個方向振動的光波能順利通過偏振片，這個方向叫作“透振方向”．4．光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿________振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，沿著某個________的方向振動的光．(3)偏振光的形成①讓自然光通過________形成偏振光．②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和________，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光．(4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種________波．5．激光(1)相干性：激光具有頻率單一、相位差恒定、偏振方向________的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性．(2)平行度：激光的________非常好，在傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度．(3)高亮度：它可以在很小的__________和很短的________內(nèi)集中很大的________．【生活情境】1.分析下列所述生活現(xiàn)象是否正確：(1)日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象．()(2)通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋是單縫衍射現(xiàn)象．()(3)光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象．()【教材拓展】2.[人教版選擇性必修第一冊P93《做一做》和P100《科學(xué)漫步》改編](多選)對如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒炑b置，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是()A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B．乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測平面的平整程度C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋3．[人教版選擇性必修第一冊P107T3、4、5改編]對于激光的認(rèn)識，以下說法正確的是()A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點對信號進行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B．計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光有相干性的特點C．醫(yī)學(xué)中用激光做“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點D．“激光測距”利用激光測量很遠目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點【關(guān)鍵能力·分層突破】考點一光的干涉現(xiàn)象1．條紋間距公式：Δx＝ldλ，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大2．明暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr＝r2－r1.當(dāng)Δr＝kλ(k＝0，1，2…)時，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋．當(dāng)Δr＝(2k＋1)λ2(k＝0，1，2…)時，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋例1[2021·山東卷，7]用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋．下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是()[解題心得]命題分析試題情境屬于基礎(chǔ)性題目，以薄膜干涉為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問題情境必備知識考查干涉條件、薄膜干涉特點等知識關(guān)鍵能力考查理解能力、信息加工能力、推理能力．由題圖讀取信息并推理得出結(jié)果(圖像)學(xué)科素養(yǎng)考查物理觀念、科學(xué)推理．要求考生理解光的干涉條件并拓展應(yīng)用到薄膜非均勻變化的情況【跟進訓(xùn)練】1.(多選)下列選項中涉及光的干涉原理的是()2．如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈，往火焰上撒些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖像應(yīng)是下列圖中的()3．如圖甲所示，利用激光器發(fā)射出的激光照射到雙縫上，在雙縫后面的光屏上能呈現(xiàn)出明、暗相間的干涉條紋．若實驗中僅改變某一個實驗條件，而其他條件均不變的情況下，得到的干涉圖樣分別如圖乙和丙所示．對于這兩次實驗，下列說法中正確的是()A．由于選用的激光器不同，乙圖對應(yīng)的激光的頻率較高B．雙縫到光屏的距離L不同，乙圖對應(yīng)的L較大C．雙縫的間距不同，乙圖對應(yīng)的間距較大D．激光器到雙縫的距離不同，乙圖對應(yīng)的距離較大考點二光的衍射、偏振現(xiàn)象和激光1．對光的衍射的理解(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，光才可以看作是沿直線傳播的．2．自然光與偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿任意方向，且沿各個方向光振動的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿特定方向3.偏振光的應(yīng)用：照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等．例2[2022·恩施模擬](多選)對于以下的光學(xué)現(xiàn)象說法中正確的是()A．圖甲是雙縫干涉示意圖，若只增大擋板上兩個狹縫S1、S2間的距離d，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小B．圖乙是單縫衍射實驗現(xiàn)象，若只在狹縫寬度不同情況下，上圖對應(yīng)狹縫較寬C．圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的D．圖丁中的P、Q是偏振片，當(dāng)P固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波【跟進訓(xùn)練】4.激光火箭的體積小，卻可以運載更大、更重的衛(wèi)星或飛船．激光由地面激光站或空間激光動力衛(wèi)星提供，通過一套裝置，像手電筒一樣，讓激光束射入火箭發(fā)動機的燃燒室，使推進劑受熱而急劇膨脹，于是形成了一股高溫高壓的燃氣流，以極大的速度噴出，產(chǎn)生巨大的推力，把衛(wèi)星或飛船送入太空．激光火箭利用的是激光的()A．相干性好的特性 B．單色性好的特性C．亮度高的特性 D．平行度好的特性5．如圖，用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤，例如小分幣，我們可以在光屏上看到的圖樣為下列圖中的()第2講光的波動性光的偏振激光必備知識·自主排查1．(1)亮暗(2)相同(3)等間白色亮彩色2．相當(dāng)還小4．(1)一切方向(2)特定(3)偏振片折射(4)橫5．(1)相同(2)平行度(3)空間時間能量生活情境1．答案：(1)√(2)√(3)×教材拓展2．解析：題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，A錯誤．題圖丁是薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，D錯誤，B、C正確．答案：BC3．答案：C關(guān)鍵能力·分層突破例1解析：從薄膜的上、下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為Δx＝2d，即光程差為薄膜厚度的2倍，當(dāng)光程差Δx＝nλ(n＝1，2，3，…)時，此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的薄膜的厚度差為12λ，在圖中相鄰亮條紋(或暗條紋)之間的距離變大，可知薄膜厚度變化λ2所用的距離逐漸變大，即厚度變化越來越慢，D答案：D1．解析：內(nèi)窺鏡中的光導(dǎo)纖維利用的是全反射的原理，A錯誤；全息照相利用的是光的干涉原理，B正確；鏡頭玻璃的顏色利用的是薄膜干涉原理，C正確；D是光的衍射現(xiàn)象，錯誤．答案：BC2．解析：鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平線上厚度基本一致，如果某一厚度處前、后表面反射的同一列光波疊加得到加強，那么這一水平線上同一厚度處光波會加強，所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的，D正確．答案：D3．解析：根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝Ldλ知，波長λ大的干涉條紋間距Δx大，而乙圖的干涉條紋間距較大，所以乙圖對應(yīng)的光波波長較長，頻率較小，故A錯誤；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝Ldλ知，乙圖對應(yīng)的干涉條紋間距Δx較大，則乙圖雙縫到光屏的距離L較大，故B正確；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝Ldλ知，乙圖的干涉條紋間距Δx較大，則是乙圖對應(yīng)的雙縫間距d較小，故C錯誤；光源到雙縫的距離不影響雙縫干涉條紋的間距，故答案：B例2解析：根據(jù)雙縫干涉相鄰兩亮條紋的間距Δx與雙縫間距離d及光的波長λ的關(guān)系式Δx＝Ld·λ，可知只增大擋板上兩個狹縫S1、S2間的距離d，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小，故A正確；根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，狹縫越窄，衍射現(xiàn)象越明顯，因此若這是在狹縫寬度不同的情況下，上圖對應(yīng)狹縫較窄，故B錯誤；由題圖可知，條紋向空氣薄膜較厚處發(fā)生彎曲，說明空氣薄膜變厚，則被檢測的平面在此處是凹陷的，故C正確；只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象