第二講光的干涉、衍射和偏振[選擇性必修第一冊(cè)]閱讀第四章第3節(jié)，“光的雙縫干涉”這一部分內(nèi)容，理解出現(xiàn)亮、暗條紋的條件。2.閱讀第四章第3節(jié)，“干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系”這一部分內(nèi)容，結(jié)合圖請(qǐng)推導(dǎo)出相鄰亮條紋距離的表達(dá)式？3.閱讀第四章第3節(jié)，“薄膜干涉”這一部分內(nèi)容，理解出現(xiàn)薄膜干涉的原理。4.比較第四章第4節(jié)圖4、第5節(jié)圖2這兩幅圖，雙縫干涉圖樣和單縫衍射圖樣有什么異同？5.閱讀第四章第6節(jié)，【演示】“觀察光的偏振現(xiàn)象”，圖3丙中，若使偏振片Q在垂直于光的傳播方向上逐漸旋轉(zhuǎn)90°，光屏上會(huì)有什么變化？6.閱讀第四章第3節(jié)的【科學(xué)漫步】，了解光的本性。7.閱讀第四章第5節(jié)的【科學(xué)漫步】，了解泊松亮斑以及衍射在生物學(xué)及其他科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。8.閱讀第四章第6節(jié)的【科學(xué)漫步】，了解立體電影(3D電影)的播放原理?？键c(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象光的干涉1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)條紋；某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互的現(xiàn)象。2.條件：(1)兩束光的頻率；(2)相位差。3.雙縫干涉(1)圖樣特點(diǎn)：①單色光照射時(shí)形成明暗相間的等間距的干涉條紋；②白光照射時(shí)，中央為條紋，其余為條紋。(2)亮暗條紋位置的判斷方法①如圖甲所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1＝±kλ(k＝0，1，2，…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)(k＝0，1，2，…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。(3)亮條紋中心的位置的推導(dǎo)如圖甲所示，在線段P1S2上作P1M＝P1S1，于是S2M＝r2－r1。由于兩縫之間的距離d遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于縫到屏的距離l，所以能夠認(rèn)為三角形S1S2M是直角三角形。根據(jù)三角函數(shù)的關(guān)系，有r2－r1＝dsinθ?！謑sinθ，消去sinθ，有r2－r1＝，當(dāng)兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍，即＝nλ(n＝0，±1，±2，…)時(shí)出現(xiàn)亮條紋，也就是說，亮條紋中心的位置為x＝nλ。(4)條紋間距：由上面的分析可知，相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距是Δx＝λ，其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是光波的波長。4.薄膜干涉(1)形成原因：如圖乙所示，豎直放置的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別發(fā)生反射，形成的兩列頻率相同的光波相互疊加，發(fā)生干涉。(2)明暗條紋的判斷方法：對(duì)于單色光，當(dāng)薄膜前后兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)時(shí)，出現(xiàn)亮條紋；兩列光波的路程差Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)時(shí)，出現(xiàn)暗條紋。注意：式中λ為光在薄膜中的波長。(2023高考·北京卷)陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，這種現(xiàn)象屬于光的()A.偏振現(xiàn)象 B.衍射現(xiàn)象 C.干涉現(xiàn)象 D.全反射現(xiàn)象(2023高考·江蘇卷)用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼?)A.倍 B.倍 C.2倍 D.3倍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上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示。()A.變疏B.變密C.不變D.消失1.有關(guān)干涉的幾個(gè)問題(1)兩列光發(fā)生干涉的必要條件是兩列光的頻率相同，相位差恒定。(2)相干光的獲得方法。a.將一束光分成兩束而獲得，此法稱為分光法。b.利用激光。2.薄膜干涉現(xiàn)象的應(yīng)用(1)增透膜：增透膜的厚度為透射光在薄膜中波長的四分之一，使薄膜前后兩面的反射光的路程差為薄膜中波長的一半，故反射光疊加后減弱，透射光的強(qiáng)度增強(qiáng)。(2)利用薄膜干涉檢測(cè)平滑度：如圖甲所示，兩板之間形成一個(gè)空氣薄層，用單色光從上向下照射，如果被檢測(cè)表面是平滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮紋(或暗紋)向左彎曲，如圖乙所示；如果某處凸起來，則對(duì)應(yīng)亮條紋(或暗條紋)向右彎曲，如圖丙所示。(2021·山東等級(jí)考)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()如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1和S2距離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(1)已知A光在折射率為n＝的介質(zhì)中波長為4×10－7m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°（sin37°＝，cos37°＝）；(2)若用A光照射時(shí)，把其中一條縫遮住，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象。如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，單色線光源S垂直紙面水平放置，平面鏡水平放置在桌面上。單色線光源S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后再入射到光屏上，光屏上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋，下列說法正確的是()A.光屏上的條紋與水平面垂直，是光的干涉現(xiàn)象B.光屏上的條紋與水平面平行，是光的衍射現(xiàn)象C.將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離線光源S，相鄰暗條紋間距增大D.將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰暗條紋間距減小考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象光的衍射1.明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長，甚至比光的波長的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。2.三類常見衍射現(xiàn)象3.對(duì)光的偏振的理解(1)自然光與偏振光的比較類別自然光(非偏振光)偏振光光的來源從普通光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿任意方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿特定方向(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。(2022·上海高考)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，僅減小單縫的寬度，則光屏上()A.條紋變寬，光強(qiáng)增強(qiáng)B.條紋變窄，光強(qiáng)增強(qiáng)C.條紋變寬，光強(qiáng)減弱D.條紋變窄，光強(qiáng)減弱奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測(cè)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(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間。(1)偏振片A的作用是_____________________________________________________。(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種________。(3)以下說法中正確的是________。A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)減弱B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD.將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α1.單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰亮條紋間距不等各相鄰亮(暗)條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(diǎn)2.光的干涉和衍射的本質(zhì)從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都屬于光波的疊加，干涉是從單縫通過兩列頻率相同的光在屏上疊加形成的，衍射是由來自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的。抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，觀察光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可以判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化()A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象C.如果屏上條紋間距變寬，表明抽制的絲變粗D.如果屏上條紋間距變寬，表明抽制的絲變細(xì)(多選)利用旋光儀這種儀器可以測(cè)量糖溶液的濃度，從而測(cè)定含糖量。其原理是：偏振光通過糖的水溶液后，若迎著射來的光線看，偏振方向會(huì)以傳播方向?yàn)檩S線，旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，這一角度稱為“旋光角”，θ的值與糖溶液的濃度有關(guān)，將θ的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說法中正確的是()A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片B