1、第四节 光的波动性(实验：用双缝干涉测量光的波长)第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论一、光的干涉 1定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被_，出现亮纹，某些区域的光被_，出现暗纹，且_和_互相间隔的现象叫做光的干涉现象 2条件：两列光的_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象加强减弱加强减弱频率相等3双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是_的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是_处出现亮条纹；路程差是半波长的_处出现暗条纹相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离 x 与波长、双缝间距 d 及屏到双缝距离 l 的关系为_.频率相等波长的整数倍奇数倍xld4薄膜干涉：
2、利用薄膜(如肥皂液薄膜)_反射的光相遇而形成的图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度_ 前后表面相同 1.(2014高考江苏卷)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示他改变的实验条件可能是()A减小光源到单缝的距离B减小双缝之间的距离C减小双缝到光屏之间的距离D换用频率更高的单色光源B二、光的衍射 1光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射 2光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长_，或者跟光波波长_时，光才能发生明显的衍射现象小相差不多3衍射图样(1)单缝衍射：中央
3、为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同白光衍射时，中央仍为白光，最 靠近中央的是_光，最远离中央的是_光(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的 圆板后，在圆板的阴影中心出现的_斑，这是光能发生衍射的有力证据之一紫红亮 2.(2016浙江丽水中学模拟)用卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象时()A中央条纹宽而亮，两侧条纹窄而暗B用紫光作光源时观察到的条纹比用红光作光源时观察到的条纹宽C用白光作光源时，中央呈现白色条纹，两侧为彩色条纹D若将狭缝宽度由 0.5 mm 缩小到 0.2 mm，中央条纹变宽，亮度变暗E若将狭缝宽度由 0.2 mm 增大到 0.5
4、 mm，中央条纹变宽，亮度变亮ACD三、光的偏振 1偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光 光的偏振现象证明光是_(填“横波”或“纵波”)2自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿_振动的光，而且沿各个方向振动的光波的_都相同，这种光叫做自然光横波各个方向强度 3.如图所示，偏振片 P 的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向下列四种入射光束中，能在 P 的另一侧观察到透射光的是()A太阳光B沿竖直方向振动的光C沿水平方向振动的光D沿与竖直方向成 45角方向振动的光ABD考点一 光的干涉1双缝干涉(1)光能够发生干
5、涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即 xld.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹2薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA和后表面 BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹(3)条纹特点：单色光：明暗相间的水平条纹；白光：彩色水平条纹双缝干涉的分析与计算(2015高考全国卷)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏
6、幕上，红光的干涉条纹间距 x1 与绿光的干涉条纹间距 x2 相比，x1_ x2(填“”“”或“0.300解析由公式 xLd 可知，x1 x2.相邻亮条纹之间的距离为 x10.55mm2.1 mm，双缝间的距离 dL x，代入数据得 d0.300 mm.薄膜干涉的分析(2016湖南长沙综合训练)在研究材料 A 的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A 的上表面是一光滑平面，在 A 的上方放一个透明的平行板 B，B 与 A 上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜现在用波长为 的单色光垂直照射,同时对 A 缓慢加热,在 B 上方观察到 B 板的亮度发生周期性变化当温度为 t1 时最亮，
7、然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到 t2 时，亮度再一次回到最亮，则()DA出现最亮时，B 上表面反射光与 A 上表面反射光叠加后加强B出现最亮时，B 下表面反射光与 A 上表面反射光叠加后相抵消C温度从 t1 升至 t2 过程中，A 的高度增加4D温度从 t1 升至 t2 过程中，A 的高度增加2解析该装置利用B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉的原理，若最亮，说明干涉加强，加强时路程差 xn(n0，1，2，)，由于 t1 和 t2 两温度为连续变化，且出现两次最亮，所以两次路程差为一个波长，t1 到 t2 过程中，A 的高度应增加半个波长考点二 光的衍射1单缝衍射与双缝干涉的比较 两种现
8、象 比较项目 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 条纹宽度 条纹间距 亮度情况 相同点 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 2.光的干涉和衍射的本质：光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的光的干涉图样与衍射图样的比较(2016福建龙岩调研)如图所示，a、b、c、d 四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样分析各图样的特点可以得出的
9、正确结论是()AAa、b 是光的干涉图样Bc、d 是光的干涉图样C形成 a 图样的光的波长比形成 b 图样光的波长短D形成 c 图样的光的波长比形成 d 图样光的波长短解析干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b 图是干涉图样，c、d 图是衍射图样，故 A 项正确，B 项错误；由公式 xld 可知，条纹宽的入射光的波长长，所以 a 图样的光的波长比 b 图样的光的波长长，故 C 项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故 D 项错误光的衍射现象分析(2016天津模拟)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()ADA这
10、里应用的是光的衍射现象B这里应用的是光的干涉现象C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细解析本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况，故选 AD.考点三 光的偏振1偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是 90时，反射光和折
11、射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直2偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等偏振现象的理解 如图所示，电灯 S 发出的光先后经过偏振片 A 和 B，人眼在 P 处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A图中 a 光为偏振光B图中 b 光为偏振光C以 SP 为轴将 B 转过 180后，在 P 处将看到光亮D以 SP 为轴将 B 转过 90后，在 P 处将看到光亮BD解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光从电灯直接发出的光为自然光，则 A 错；它通过偏振片 A 后，即变为偏振光，则
12、 B 对；设通过偏振片 A 的光沿竖直方向振动，P 点无光亮，则偏振片 B 只能通过沿水平方向振动的偏振光，将偏振片 B 转过 180后，P 处仍无光亮，C 错；若将 B 转过 90，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过 B，即在 P 处有光亮，D 对偏振现象的应用 假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体以下措施中可行的是()A前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的DC前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45，车灯
13、玻璃的透振方向是斜向左上 45D前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上 45解析首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直满足上述要求的只有 D.考点四 实验：用双缝干涉测量光的波长1实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距 x 与双缝间距 d、双缝到屏的距离 l、单色光的波长 之间满足 d xl.2实验步骤(1)观察干涉条纹将光源、遮光筒、毛玻
14、璃屏依次安放在光具座上如图所示接好光源，打开开关，使灯丝正常发光调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约 5 cm10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹(2)测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数 a1，将该条纹记为第 1 条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第 n 条亮纹用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(d 是已知的)改变双缝间的距离
15、d，双缝到屏的距离 l，重复测量3数据处理(1)条纹间距 xa2a1n1.(2)波长 dl x.(3)计算多组数据，求 的平均值4注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的
16、距离，可采取_或_的方法滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_(选填数字代号)(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第 1 条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第 10 条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示则相邻两亮条纹的间距是_mm.1.610(4)如果已经量得双缝的间距是 0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是 900 mm，则待测光的波长是_m(取三位有效数字)5.37107解析(1)由实验原理可知分别是滤光片、单缝、双缝由 xld 可知，要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取的办法有：增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；减小双缝之间的距离(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、.(3)甲图读数是 0.045 mm，乙图读数是 14.535 mm，它们的差值是 14.490 mm，中间跨越了 1019 个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是 x14.4909mm1.610 mm.(4)光的波长：xdl5.37107 m.本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放