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,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.陽光下茂密的樹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是光波的波長例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]

變式1[2024·遼寧卷]某同學(xué)自制雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置:在紙板上割出一條窄縫,于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫,將該紙板與墻面平行放置,如圖所示.用綠色激光照射雙縫,能夠在墻面上觀察到干涉條紋.下列做法可以使相鄰兩條亮條紋中心間距變小的是()A.換用更粗的頭發(fā)絲 B.換用紅色激光照雙縫C.增大紙板與墻面的距離 D.減小光源與紙板的距離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,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)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)明條紋.②在Q處,兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(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.例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]

例3(多選)[2024·江西九江模擬]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]

例4(多選)關(guān)于光學(xué)鏡頭增透膜,以下說法中正確的是()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]

【技法點(diǎn)撥】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)象例5(多選)如圖所示,下列說法正確的是()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.圖丁為光線通過一個(gè)不透光的圓盤得到的衍射圖樣[反思感悟]

變式2[2024·江蘇卷]用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕,左鏡片明亮,右鏡片暗.現(xiàn)在將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度,會(huì)觀察到()A.兩鏡片都變亮B.兩鏡片都變