第36講光的波動(dòng)性一、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)亮條紋;某些區(qū)域相互減弱,出現(xiàn)暗條紋,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.

4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)反射的光相遇而形成的.圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對(duì)應(yīng)薄膜厚度.

二、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(zhǎng),甚至比光的波長(zhǎng)的時(shí)候,衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯.

2.三類(lèi)常見(jiàn)衍射現(xiàn)象三、光的偏振1.自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿振動(dòng)的光,而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同.

2.偏振光:在垂直于光的傳播方向的平面上,只沿著某個(gè)的方向振動(dòng)的光.

【辨別明理】1.光的顏色由光的頻率決定. ()2.只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉. ()3.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫的作用是使白光變成單色光. ()4.單色光的雙縫干涉條紋的中央亮紋既亮且寬.()5.陽(yáng)光下茂密的樹(shù)蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的. ()6.自然光是偏振光. ()7.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波. ()光的干涉現(xiàn)象考向一光的雙縫干涉現(xiàn)象(1)明暗條紋的判斷方法①如圖所示,相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P點(diǎn)的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)時(shí),光屏上出現(xiàn)明條紋.②光的路程差r2-r1=(2k+1)λ2(k=0,1,2,…)時(shí),光屏上出現(xiàn)暗條紋(2)條紋間距:Δx=ldλ,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(zhǎng)1(多選)如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,S為單縫,雙縫S1、S2之間的距離是0.2mm,P為光屏,雙縫到屏的距離為1.2m.用綠色光照射單縫S時(shí),可在光屏P上觀察到第1條亮紋中心與第6條亮紋中心間距為1.500cm.若相鄰兩條亮條紋中心間距為Δx,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.Δx為0.300cmB.增大雙縫到屏的距離,Δx將變大C.改用間距為0.3mm的雙縫,Δx將變大D.換用紅光照射,Δx將變大[反思感悟]

式1[2023·山東青島模擬]某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量單色光的頻率.讓一束單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上,P處是光屏上中央亮條紋O上方的第2條暗條紋.已知從雙縫S1和S2發(fā)出的兩束相干光到P點(diǎn)的路程差為9×10-7m,光速c=3×108m/s,則實(shí)驗(yàn)所使用單色光的頻率為 ()A.6.7×1014Hz B.5.0×1014HzC.1.0×1015Hz D.1.7×1015Hz[反思感悟]

考向二薄膜干涉的理解及應(yīng)用(1)如圖所示,豎直的肥皂薄膜,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'反射回來(lái),形成兩列頻率相同的光波,并且疊加.(2)明、暗條紋的判斷①在P1、P2處,兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)明條紋.②在Q處,兩列反射回來(lái)的光波的路程差Δr等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)暗條紋(3)薄膜干涉的應(yīng)用:檢查平面的平整程度.如圖所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照射,如果被檢查平面是平整光滑的,我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢查平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲.2[2023·山東卷]如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖.G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)、C為待測(cè)柱形樣品、C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層.用單色平行光垂直照射上方石英板,會(huì)形成干涉條紋.已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動(dòng)C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動(dòng)[反思感悟]

3(多選)[2023·天津南開(kāi)中學(xué)模擬]光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用.如圖甲所示是利用光的干涉檢查某精密光學(xué)平面的平整度,下列說(shuō)法正確的是()A.圖甲中上板是標(biāo)準(zhǔn)樣板,下板是待檢查的光學(xué)元件B.若換用頻率更大的單色光,其他條件不變,則圖乙中的干涉條紋變寬C.若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條紋,說(shuō)明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷D.用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán),得到的條紋是隨離圓心的距離增加而逐漸變寬的同心圓環(huán)[反思感悟]

4(多選)關(guān)于光學(xué)鏡頭增透膜,以下說(shuō)法中正確的是 ()A.增透膜是為了減少光的反射損失,增加透射光的強(qiáng)度B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波長(zhǎng)的1C.因?yàn)樵鐾改さ暮穸纫话氵m合綠光反射時(shí)相互抵消,紅光、紫光的反射不能完全抵消,所以涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色D.涂有增透膜的鏡頭能使進(jìn)入的光線全部相互抵消,因此這種鏡頭的成像效果較好[反思感悟]

相干光源的獲取辦法(思想是一分為二)光的衍射及偏振現(xiàn)象5(多選)[人教版選擇性必修第一冊(cè)改編]如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 ()A.圖甲中,自然光由空氣射到水面上,反射光是偏振光B.圖乙中,立體電影的原理和照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜的原理一樣C.圖丙中,大頭針尖的影子輪廓模糊不清,是光的干涉現(xiàn)象D.圖丁為光線通過(guò)一個(gè)不透光的圓盤(pán)得到的衍射圖樣[反思感悟]

式2[2023·江蘇南通模擬]如圖所示,A、B為兩偏振片,一束自然光沿OO'方向射向A,此時(shí)在光屏C上透射光的強(qiáng)度最大,則 ()A.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波B.自然光沿垂直于OO'的各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度不相同C.只將A繞OO'軸旋轉(zhuǎn)30°時(shí),屏上透射光的強(qiáng)度不為零D.只將B繞OO'軸旋轉(zhuǎn)180°時(shí),屏上透射光的強(qiáng)度幾乎為零[反思感悟]

6(多選)[2023·山西大同模擬]小剛同學(xué)用光傳感器完成如圖甲所示的有關(guān)光的實(shí)驗(yàn),某次實(shí)驗(yàn)中,得到了如圖乙所示的光強(qiáng)分布圖,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.該同學(xué)觀察到的是光的干涉圖樣B.該同學(xué)觀察到的是光的衍射圖樣C.若僅減小激光器和中間縫屏的距離,則觀察到條紋的寬度將不變D.