知識(shí)講解光干涉和色散

1、光的干涉【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道光的干涉現(xiàn)象和干涉條件，并能從光的干涉現(xiàn)象中說(shuō)明光是一種波2 理解楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中亮暗條紋產(chǎn)生的原因3 了解相干光源，掌握產(chǎn)生干涉的條件4明確用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)原理5 知道實(shí)驗(yàn)操作步驟6 會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、光的干涉1光的干涉（ 1）光的干涉：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間，即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象如圖所示，讓一束平行的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和 S2的擋板上，狹縫S1 和 S2 相距很近如果光是一種波，狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)情況總是相同的這兩個(gè)波源發(fā)出的光

2、在擋板后面的空間互相疊加，發(fā)生干涉現(xiàn)象，光在一些位置相互加強(qiáng)，在另一些位置相互削弱，因此在擋板后面的屏上得到明暗相間的條紋（ 2）干涉條件：兩列光的頻率相同，振動(dòng)情況相同且相差恒定能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波，兩個(gè)光源稱為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列而獲得，稱為分光法2屏上某處出現(xiàn)明、暗條紋的條件同機(jī)械波的干涉一樣，光波的干涉也有加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)，加強(qiáng)區(qū)照射到光屏上出現(xiàn)亮條紋，減弱區(qū)照射到光屏上就出現(xiàn)暗條紋對(duì)于相差為 0 的兩列光波如果光屏上某點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，該點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)；如果光屏上某點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，該點(diǎn)是減弱點(diǎn)因此，出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差：

3、k，k0，1，2，出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差：(2k 1) ， k0，1，2，2如圖所示，若P 是亮條紋，則r2 r1k（ k0，1，2，）d2由圖知： r12L2x，2d2r22L2x， r22r122dx ，2由于 d 很小， r2r12L ，所以 r2 r1d x ，(r2r1 )Lk LLx（ k0，1，2，），該處出現(xiàn)亮條紋dd當(dāng) k 0 時(shí)，即圖中的 P 點(diǎn)， S1、 S2 到達(dá) P 點(diǎn)的路程差為零， P 一定是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮紋，又叫中央亮紋當(dāng) k 1 時(shí)，為第一亮紋， 由對(duì)稱性可知在 P 點(diǎn)的下方也有和 P 點(diǎn)上方相對(duì)稱的亮紋同理，由 r2r1(2k 1)（ k0，1，2，），

4、可得(21) L2xk（ k， ，），該處出現(xiàn)暗條紋d0 1 223 雙縫干涉條紋特征有關(guān)雙縫干涉問(wèn)題，一定要用雙縫干涉的特點(diǎn)進(jìn)行分析，一是兩縫間距 d 應(yīng)很?。欢钦丈涞絻煽p上的光波必須是相干光；三是兩相鄰亮L紋或兩相鄰暗紋間的距離x；四是出現(xiàn)亮紋的條件是路程差dr2 r1 k ， k0，1，2，；出現(xiàn)暗紋的條件是路程差r2 r1(2k 1)2（ k 0，1，2， ）；五是白光的干涉條紋為彩色， 但中央亮紋仍為白色； 六是單色光的干涉條紋寬度相同，明暗相間，均勻分布不同色光條紋寬度不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的干涉條紋的寬度越大；七是白光干涉時(shí)，各色光的條紋間距離不等4 一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象的

5、原因由于不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相差，在一般情況下，很難找到那么小的縫和那些特殊的裝置故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象要點(diǎn)二、用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解題依據(jù)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1）觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；（ 2）測(cè)定單色光的波長(zhǎng)2實(shí)驗(yàn)原理（ 1）光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過(guò)單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過(guò)屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋如果用白光通過(guò)雙縫可以觀察到彩色條紋（ 2）若雙縫到屏的距離用 z 表示，雙縫間的距離用 d 表示，相鄰兩條亮紋間的距離用x 表示，則入射光的波長(zhǎng)為d x 實(shí)

6、驗(yàn)中 d 是已知l的，測(cè)出 l 、x 即可測(cè)出光的波長(zhǎng)3實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺4實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，將直徑約 10 cm 、長(zhǎng)約 l m 的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有雙縫，另一端裝上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下雙縫，打開(kāi)光源，調(diào)節(jié)光源高度，使它發(fā)出的一束光恰沿遮光筒的軸線照亮光屏，然后放好單縫和雙縫，兩屏相距 5 cm10 cm ，使縫互相平行，且位于軸線上，這時(shí)可看到彩色干涉條紋，若在單縫屏和光源之間放置一塊濾光片，則可觀察到單色干涉條紋5實(shí)驗(yàn)步驟（ 1）調(diào)節(jié)雙縫干涉儀，觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象；

7、（ 2）用單色光入射得到干涉條紋，測(cè)出 n 條亮紋的距離 a ，得相鄰條紋的距離 x a( n1)；（ 3）利用已知的雙縫間距 d ，用刻度尺測(cè)出雙縫到屏的距離 l ，根據(jù)公式 d x / l 計(jì)算出波長(zhǎng)；（ 4）換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間的距離有什么變化，并求出相應(yīng)的波長(zhǎng)要點(diǎn)詮釋： 某種顏色的濾光片只能讓這種顏色的光通過(guò)，其他顏色的光不能通過(guò)條紋間距用測(cè)量頭測(cè)出單縫與雙縫聞的距離在5 cm10 cm 6注意事項(xiàng)（ 1）調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮；（ 2）放置單縫和雙縫時(shí)，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上；（ 3）調(diào)節(jié)

8、測(cè)量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)齊另一條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)， 兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離；（ 4）不要直接測(cè) x ，要測(cè)幾個(gè)條紋的間距計(jì)算得x ，這樣可減小誤差；（ 5）白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層7測(cè)量條紋間隔的方法兩處相鄰明（暗）條紋間的距離x ，用測(cè)量頭測(cè)出測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖甲所示 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左、 右移動(dòng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心（如圖乙所示），記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1 ，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻線對(duì)齊另一條相鄰

9、的明條紋中心時(shí)，記下手輪上的刻度數(shù)a2 ，兩次讀數(shù)之差就是相鄰兩條明條紋間的距離即x| a1a2 | 要點(diǎn)詮釋：x 很小，直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差較大，通常測(cè)出n 條明條紋間的距離a ，再推算相鄰兩條明（暗）條紋間的距離xa(n1) 8洛埃鏡干涉實(shí)驗(yàn)1834 年，洛埃利用單面鏡得到了楊氏干涉的結(jié)果 洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖 13-3-16 所示， S 為單色光源。 M 為一平面鏡 S 經(jīng)平面鏡反射光和直接發(fā)出的光在光屏上相遇疊加形成干涉條紋，其光路如圖所L示，干涉的條紋寬度公式為x2a光的衍射、偏振、色散、激光【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解光的衍射現(xiàn)象及觀察方法2理解光產(chǎn)生衍射的條件3知道幾種不同衍射現(xiàn)象的圖樣

10、5知道振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象，偏振是橫波特有的性質(zhì)6明顯偏振光和自然光的區(qū)別7知道光的偏振現(xiàn)象及偏振光的應(yīng)用8知道光的色散、光的顏色及光譜的概念9 理解薄膜干涉的原理并能解釋一些現(xiàn)象10知道激光和自然光的區(qū)別11 了解激光的特點(diǎn)和應(yīng)用【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、光的衍射1 光的衍射現(xiàn)象當(dāng)單色光通過(guò)很窄的縫或很小的孔時(shí)，光離開(kāi)了直線路徑，繞到障礙物的陰影里去，光所達(dá)到的范圍會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它沿直線傳播所應(yīng)照明的區(qū)域，形成明暗相間的條紋或光環(huán)2產(chǎn)生明顯衍射的條件障礙物的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相近或比光的波長(zhǎng)還要小時(shí)能產(chǎn)生明顯的衍射對(duì)同樣的障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，衍射現(xiàn)象越明顯；對(duì)某種波長(zhǎng)的光，障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯由于

11、波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，所以要觀察到聲波的衍射現(xiàn)象就比觀察到光波的衍射現(xiàn)象容易得多3 三種衍射現(xiàn)象和圖樣特征(1) 單縫衍射單縫衍射現(xiàn)象如圖所示，點(diǎn)光源S 發(fā)出的光經(jīng)過(guò)單縫后照射到光屏上，若縫較寬，則光沿著直線傳播，傳播到光屏上的AB 區(qū)域；若縫足夠窄， 則光的傳播不再沿直線傳播，而是傳到幾何陰影區(qū)，在的條紋，即發(fā)生衍射現(xiàn)象AA 、 BB 區(qū)還出現(xiàn)亮暗相間要點(diǎn)詮釋： 衍射是波特有的一種現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯而已圖樣特征單縫衍射條紋分布是不均勻的，中央亮條紋與鄰邊的亮條紋相比有明顯的不同： 用單色光照射單縫時(shí)， 光屏上出現(xiàn)亮、 暗相間的衍射條紋，中央條紋寬度大，亮度也大，如圖所示，與干涉條

12、紋有區(qū)別用白光照射單縫時(shí)，中間是白色亮條紋，兩邊是彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光(2) 圓孔衍射圓孔衍射的現(xiàn)象如圖甲所示，當(dāng)擋板 AB 上的圓孔較大時(shí)，光屏上出現(xiàn)圖乙中所示的情形，無(wú)衍射現(xiàn)象發(fā)生； 當(dāng)擋板 AB 上的圓孔很小時(shí)，光屏上出現(xiàn)圖丙中所示的衍射圖樣，出現(xiàn)亮、暗相間的圓環(huán)圖樣特征衍射圖樣中，中央亮圓的亮度大，外面是亮、暗相間的圓環(huán)，但外圍亮環(huán)的亮度小，用不同的光照射時(shí)所得圖樣也有所不同，如果用單色光照射時(shí)，中央為亮圓，外面是亮度越來(lái)越暗的亮環(huán)如果用白光照射時(shí)，中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)(3) 圓板衍射在 1818 年，法國(guó)物理學(xué)家菲涅耳提出波動(dòng)理論時(shí)，著名

13、的數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的波動(dòng)理論推算出圓板后面的中央應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑， 這看起來(lái)是一個(gè)荒謬的結(jié)論，于是在同年，泊松在巴黎科學(xué)院宣稱他推翻了菲涅耳的波動(dòng)理論，并把這一結(jié)果當(dāng)作菲涅耳的謬誤提了出來(lái)但有人做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在圓板陰影的中央確實(shí)出現(xiàn)了一個(gè)亮斑，這充分證明了菲涅耳理論的正確性，后人把這個(gè)亮斑就叫泊松亮斑小圓板衍射圖樣的中央有個(gè)亮斑泊松亮斑，圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨著半徑的增大而減小4衍射光柵(1) 構(gòu)成：由許多等寬的狹縫等距離排列起來(lái)形成的光學(xué)儀器(2) 特點(diǎn)：它產(chǎn)生的條紋分辨程度高，便于測(cè)量(3) 種類： 透射光柵 反射光柵5衍射現(xiàn)象與干涉現(xiàn)象的比較種類單縫衍射雙縫干涉項(xiàng)目產(chǎn)生條只

14、要狹縫足夠小， 任何光都能頻率相同的兩列光波相遇件發(fā)生疊加不條紋寬條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等度同點(diǎn)條紋間各相鄰條紋間不等各相鄰條紋等間距距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍相同點(diǎn)射都有明暗相間的條紋6三種衍射圖樣的比較如圖所示是光經(jīng)狹縫、小孔、小圓屏產(chǎn)生的衍射圖樣的照片由圖可見(jiàn)：(1) 光經(jīng)不同形狀的障礙物產(chǎn)生的衍射圖樣的形狀是不同的(2) 衍射條紋的間距不等(3) 仔細(xì)比較乙圖和丙圖可以發(fā)現(xiàn)小孔衍射圖樣和小圓屏衍射圖樣的區(qū)別：小圓屏衍射圖樣的中央有個(gè)亮斑著名的“泊松亮斑”；小圓屏衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨著半徑的增大而減

15、小，而圓孔衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大；乙圖背景是黑暗的，丙圖背景是明亮的要點(diǎn)二、光的偏振1光是橫波光的干涉和衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，但不能由此確定光究竟是橫波還是縱波要點(diǎn)詮釋：電磁波是橫波， 電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度B 都與波的傳播方向垂直既然光是電磁波，也應(yīng)該是橫波，光的作用主要是由其電場(chǎng)強(qiáng)度E 引起的2偏振現(xiàn)象(1) 狹縫對(duì)橫波、縱波的影響：如果在波的傳播方向上放一帶狹縫的木板，不管狹縫方向如何，縱波都能自由通過(guò)狹縫；對(duì)橫波，只有狹縫的方向與橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同時(shí)，橫波才能毫無(wú)阻礙地通過(guò)狹縫；當(dāng)狹縫的方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直時(shí)， 橫波就不能通過(guò)狹縫， 這種現(xiàn)象叫

16、做橫波的偏振如圖所示(2) 橫波獨(dú)有的特征：偏振現(xiàn)象是橫波所特有的，故利用偏振現(xiàn)象可判斷一列波是橫波或是縱波(3) 光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波3自然光和偏振光(1) 自然光：從普通光源直接發(fā)出的自然光是無(wú)數(shù)偏振光的無(wú)規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏向哪一個(gè)方向這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同的光叫自然光自然光介紹：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著垂直于傳播方向上沿一切方向振動(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。如圖所示。要點(diǎn)詮釋： 偏振片是由特殊材料制成的，其“狹縫”用肉眼不能看見(jiàn)，它只允許振動(dòng)方向與“狹縫”平行的光波通過(guò)通過(guò)偏振片后，自然光就變成了偏振光如圖所示，普通

17、光源 S 發(fā)出的光經(jīng)過(guò)偏振片時(shí)，后面的光屏是明亮的，說(shuō)明光透過(guò)了偏振片，若轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，光屏上亮度不變，說(shuō)明透過(guò)光的強(qiáng)度不變，由此可知，自然光沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同(2) 偏振光：只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光叫偏振光如經(jīng)過(guò)偏振片后的自然光若偏振光再經(jīng)過(guò)一個(gè)偏振片后，情況會(huì)怎樣呢？如圖1 所示，當(dāng)兩偏振片的“狹縫”平行時(shí)，光屏上仍有亮光當(dāng)兩偏振片的“狹縫”相互垂直時(shí)，透射光的強(qiáng)度幾乎為零，光屏上是暗的如圖2 所示結(jié)論：光是一種橫波上面第 l 塊偏振片叫起偏器；第 2 塊偏振片叫檢偏器4偏振光的兩種產(chǎn)生方式(1) 讓自然光通過(guò)偏振片； (2) 自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，使反射光和折射

18、光之間的夾角恰好是 90 ，反射光和折射光都是偏振光， 且偏振方向相互垂直要點(diǎn)詮釋： 平時(shí)我們所看到的光，除直接從光源射來(lái)的以外都是偏振光要點(diǎn)三、光的顏色、色散1色散與光譜含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫色散含有多種頻率的光被分解后，各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列就是光譜2雙縫干涉中的色散用不同的單色光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，得到的條紋之間的距離不一樣，但都是明暗相間的單色條紋，由 xL知，不同顏色的光， 波長(zhǎng)不同紅d光 x 最大，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光x 最小，波長(zhǎng)最短白光干涉時(shí)的條紋是彩色的，可見(jiàn)白光是由多種色光組成的，發(fā)生干涉時(shí)，白光發(fā)生了色散現(xiàn)象3薄膜干涉中的色散用單色光照射薄膜時(shí)，兩個(gè)表面反射的光

19、是相干的，形成明暗相間的條紋用不同的單色光照射，看到亮紋的位置不同用白光照射時(shí)，不同顏色的光在不同位置形成不同的條紋，看起來(lái)就是彩色的4折射時(shí)的色散如圖所示，一束白光通過(guò)三棱鏡后會(huì)擴(kuò)展成由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各色組成的光譜注意：(1) 我們把射出棱鏡的光線與入射光線方向的夾角叫光通過(guò)棱鏡的偏向角實(shí)驗(yàn)表明，白光色散時(shí)，紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大這說(shuō)明玻璃對(duì)不同色光的折射率不同紫光的折射率最大，紅光的折射率最小，依次為n紫n紅 由于介質(zhì)中的光速vc ，故折射率大的光速小，各種色光在介質(zhì)中n的光速依次為：v紫v靛v紅 ，即紅光的速度最大，紫光速度最小如圖所示，白光經(jīng)三棱鏡后，在光屏上呈

20、現(xiàn)七色光帶 ( 光譜 ) ；若從棱鏡的頂角向底邊看，由紅到紫依次排列，紫光最靠近底邊光的色散實(shí)質(zhì)上是光的折射現(xiàn)象(2) 色散現(xiàn)象的產(chǎn)生表明，白光是由各種單色光組成的復(fù)色光由于各種單色光通過(guò)棱鏡時(shí)因折射率不同使光線偏折的角度不同， 所以產(chǎn)生了色散現(xiàn)象單色光通過(guò)棱鏡不能再分，所以不能發(fā)生色散現(xiàn)象5薄膜干涉豎直放置的肥皂膜受到重力的作用，形成上薄下厚的楔形薄膜，在薄膜上不同的地方，來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光所走的路程差不同，在一些地方，這兩列波疊加后互相加強(qiáng)，于是出現(xiàn)了亮紋；在另一些地方，疊加后互相削弱，于是出現(xiàn)了暗紋要點(diǎn)詮釋： 用單色光照射薄膜，看到的是明暗相間的條紋用白光照射時(shí)，某一厚度的地方，是這

21、一種色光被加強(qiáng)，另一厚度的地方則是另一種色光被加強(qiáng)，因此看到的是彩色條紋水面上的油膜，馬路上的油膜和肥皂泡上的彩色條紋都是薄膜干涉形成的6分光鏡用來(lái)觀察光譜，分析光譜的儀器叫分光鏡，分光鏡構(gòu)造原理如圖所示A 為平行光管，由兩部分組成，一端有狹縫，另一端有凸透鏡，狹縫到凸透鏡的距離等于一倍焦距，狹縫入射的光經(jīng)凸透鏡后變成平行光線，射到三棱鏡上三棱鏡 P 通過(guò)色散將不同顏色的光分開(kāi)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡筒 B 可以觀察光譜，在 MN 上放上底片還可以拍攝光譜管 C 在目鏡中形成一個(gè)標(biāo)尺，以便對(duì)光譜進(jìn)行定量研究7薄膜干涉現(xiàn)象的觀察方法用酒精燈火焰和肥皂薄膜觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象時(shí)，觀察者眼睛、酒精燈、薄膜位置應(yīng)如

22、圖所示，注意：觀察的是火焰經(jīng)薄膜反射的像，像上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的水平條紋本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是膜一定要薄，但又要有足夠的韌性，不致很快破掉，以便有足夠長(zhǎng)的時(shí)間可以觀察( 可在清水中加一些洗潔精) 8各種色散現(xiàn)象的規(guī)律(1) 光的顏色取決于頻率，從紅光到紫光，頻率逐漸增大，波長(zhǎng)逐漸減小，色光由真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不變，波長(zhǎng)減小(2) 色光從真空進(jìn)入介質(zhì)速度都要減小，在同一種介質(zhì)中，從紅光到紫光，速度逐漸減小(3) 在同一種介質(zhì)中，從紅光到紫光，折射率逐漸增大9用干涉法檢查平面如圖（ a ）所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，入射光從空氣膜的上下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋如果被檢測(cè)平

23、面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的如果某處凹下，則對(duì)應(yīng)明紋 ( 或暗紋 ) 提前出現(xiàn)，如圖 ( b ) 所示；如果某處凸起來(lái)，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖 ( c ) 所示 ( 注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左向右的順序位置上)10增透膜的應(yīng)用在光學(xué)儀器中，為了減少光在光學(xué)元件( 透鏡、棱鏡 ) 表面的反射損失，可用薄膜干涉相消來(lái)減少反射光像照相機(jī)、測(cè)距儀、潛望鏡上用的光學(xué)元件表面為了減少光的反射損失都鍍上了介質(zhì)薄膜( 氟化鎂 ) ，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1 ，這樣反射回來(lái)的兩列光波經(jīng)過(guò)4路程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，它們干涉后就相互抵消要點(diǎn)詮釋： 這種薄膜減少光學(xué)表面反

24、射造成的光能損失，增強(qiáng)了透鏡透光的能量，故稱之為增透膜而入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光干涉相消由于人眼對(duì)綠光最敏感，一般增透膜的厚度做到使綠光垂直入射時(shí)完全抵消，這時(shí)紅光和紫光沒(méi)有顯著削弱，所以有增透膜的光學(xué)鏡頭顯淡紫色要點(diǎn)四、激光1 激光和激光的產(chǎn)生(1) 激光激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均相同，兩列相同激光相遇可以發(fā)生干涉激光是相干光，激光是人工產(chǎn)生的光(2) 激光的產(chǎn)生在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中用激光器產(chǎn)生激光要點(diǎn)詮釋： 激光是一種特殊的光，自然界中的發(fā)光體不能發(fā)出激光1958 年，人類在實(shí)驗(yàn)室里首次獲得了激光2激光具有的特點(diǎn)(1) 相干性好所謂相干性好，是指

25、容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象普通光源發(fā)出的光 ( 即使是所謂的單色光 ) 頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件所以，現(xiàn)在我們做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)需在雙縫前放一個(gè)單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干涉條紋利用相干光易于調(diào)制的特點(diǎn)，傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細(xì)細(xì)的激光束通過(guò)光纜可以同時(shí)傳送一百億路電話和一千萬(wàn)套電視，全國(guó)人民同時(shí)通話還用不完它的通訊容量，而光纖通信就必須借助激光技術(shù)才能發(fā)展(2) 平行度非常好與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴(kuò)散程度小，光線仍能保持很大的強(qiáng)度，保持它的高能量，利用這一點(diǎn)可以精確測(cè)距現(xiàn)在利用激光測(cè)量地月距離

26、精確度已達(dá)到1 m (3) 激光的亮度非常高它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量如果把強(qiáng)大的激光束會(huì)聚起來(lái)，可使物體被照部分在千分之一秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬(wàn)度的高溫不能直接照射眼睛，否則會(huì)傷害眼睛(4) 激光單色性很好激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的3激光的應(yīng)用舉例與對(duì)應(yīng)的特性(1) 激光雷達(dá)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)出一個(gè)極短的激光脈沖，測(cè)量發(fā)射脈沖和收到反射回波的時(shí)間間隔，結(jié)合發(fā)射的方向，就可探知目標(biāo)的方位和距離，結(jié)合多普勒效應(yīng)，還可以求出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度 ( 利用激光的平行度好 )(2) 讀盤激光的平行度很好，可以會(huì)聚到很小的一點(diǎn)，讓會(huì)聚點(diǎn)照射 DVD 碟機(jī)、 CD 唱機(jī)、計(jì)算機(jī)的光盤上，

27、就可讀出光盤上記錄的信息 ( 利用激光的平行度好 )(3) 醫(yī)用激光刀可以用于醫(yī)療的某些手術(shù)上，具有手術(shù)時(shí)間短、損傷小、不會(huì)引起細(xì)菌感染、止血快等優(yōu)點(diǎn) ( 利用激光的亮度高 )(4) 切割金屬等難熔物質(zhì)用激光可以產(chǎn)生幾千萬(wàn)度的高溫，使最難熔的物質(zhì)也可在瞬間汽化 ( 利用激光的亮度高 )(5) 激光育種用激光照射植物的種子，會(huì)使植物產(chǎn)生有益的變異，用于培育新晶種 ( 利用激光的亮度高 )(6) 引起核聚變使聚變能在控制前提下進(jìn)行( 利用激光亮度高 )(7) 激光可以作為武器使用，用以擊毀偵察衛(wèi)星，飛行的導(dǎo)彈、飛機(jī)、裝甲車等 ( 利用激光的亮度高 )(8) 作為干涉、衍射的光源干涉、衍射現(xiàn)象明顯(

28、 利用其單色性好)【典型例題】類型一、波的干涉條件的理解例 1如圖所示為兩個(gè)波源S1 和 S2 在水面產(chǎn)生的兩列波疊加后的干涉圖樣，由圖可推知下列說(shuō)法正確的是（）A兩波源振動(dòng)頻率一定相同B兩波源振動(dòng)頻率可能不相同C兩列水波的波長(zhǎng)相等 D 兩列水波的波長(zhǎng)可能不相等舉一反三 : 【高清課堂：光的干涉 例 1】【變式】下面是四種與光有關(guān)的事實(shí)：用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度一束白光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶水面上的油膜呈現(xiàn)彩色其中，與光的干涉有關(guān)的是（）ABCD類型二、產(chǎn)生明暗條紋的條件例 2在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P 點(diǎn)的距離之差為0.6m ，若分別用頻率f15.0

29、1014 Hz 和f27.5 1014 Hz 的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是（）A 單色光 f1 和 f2 分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋B 單色光 f1 和 f2 分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋c 單色光 f1 照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光f2 照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋D 單色光 f1 照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光f2 照射時(shí)出現(xiàn)明條紋舉一反三:【高清課堂：光的干涉例 3】【變式】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1 所示將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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 2 所示干涉條紋有如下特點(diǎn)：任意一條明

30、條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定現(xiàn)若在圖1 裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（）A變疏B變密C不變D消失類型三、光的干涉申明暗條紋的判斷例 3如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長(zhǎng)為600 nm 的橙色光源照射單縫 S ，在光屏中央 P 處觀察到亮條紋， 在位于 P 點(diǎn)上方的 P1 點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮紋中心（即 P1 到 S1、S2 的光程差為一個(gè)波長(zhǎng)） ，現(xiàn)換用波長(zhǎng)為400 nm 的紫光源照射單縫，則（）A P 和 P1仍為亮點(diǎn)B P 為亮點(diǎn)， P1 為暗點(diǎn)C P 為暗點(diǎn)， P1 為亮點(diǎn)D P 、

31、P1均為暗點(diǎn)類型四、實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用例 4分別以紅光和紫光先后用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知紅紫 ，在屏上得到相鄰亮紋間的距離分別為x1 和x2 ，則（）Ax1x2Bx1x2C若雙縫間距 d 減小，而其他條件保持不變，則x 增大D若雙縫間距 d 減小，而其他條件保持不變，則x 不變【變式】如圖為雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)示意圖，若要使干涉條紋間距變大可改用波長(zhǎng)更（填“長(zhǎng)”或“短” ）的單色光；或者使雙縫與光屏之間的距離（填“增大”或“減小” ）類型五、實(shí)驗(yàn)器材的安裝例 5用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件：A 白熾燈 B 單縫片 C 光屏 D 雙縫 E 濾光片（其中雙縫和光屏連在遮

32、光筒上） （ 1）把以上元件安裝在光具座上時(shí)，正確的排列順序是： A、_（A 已寫好）（ 2）正確調(diào)節(jié)后， 在屏上觀察到紅光干涉條紋， 用測(cè)量頭測(cè)出 10條紅亮紋間的距離為 a ；改用綠色濾光片， 其他條件不變， 用測(cè)量頭測(cè)出 10條綠亮紋間的距離為b ，則一定有a _ （填“大于” “小于”或“等于”） b 類型六、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理例 6某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得雙縫間距d3.0 103 m ，雙縫到光屏間的距離為 1 m ，兩次測(cè)量頭手輪上的示數(shù)分別為0.6 103 m 和6.6 103 m ，兩次分劃板中心刻線間有5 條亮條紋，求該單色光的波長(zhǎng)類型七、光波波長(zhǎng)的測(cè)量例 7（

33、1）如圖（ a ）所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為5.30 107 m ，屏上 P 點(diǎn)距雙縫 S1 和 S2 的路程差為7.95 107 m ，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是_（填“明條紋” 或“暗條紋”）現(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.30 107 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將（填“變寬”“變窄”或“不變” ）_（ 2）如圖（ b ）所示，一束激光從 O 點(diǎn)由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上表面的 A 點(diǎn)射出已知入射角為 i ， A 與 O 相距 l ，介質(zhì)的折射率為 n ，試求介質(zhì)的厚度 d 舉一反三 :【高清課堂：光的干涉例 2】【變式1】下圖是研究光的雙縫干涉的示

34、意圖，擋板上有兩條狹縫S1、S2 ，由 S1 和 S2 發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋已知入射激光波長(zhǎng)為，屏上的 P 點(diǎn)到兩縫 S1 和 S2 的距離相等， 如果把 P 處的亮條紋記作第 0 號(hào)亮紋，由 P 向上數(shù)與 0 號(hào)亮紋相鄰的亮紋為1號(hào)亮紋，與紋相鄰的亮紋為2 號(hào)亮紋， 則 P1 處的亮紋恰好是10號(hào)亮紋設(shè)直線1號(hào)亮 S1P1 的長(zhǎng)度為r1 ，S2 P2 的長(zhǎng)度為r 2 ，則r 2 r 1 等于（）A 5B 10C 20D 40【典型例題】類型一、衍射現(xiàn)象例 1下列哪些屬于光的衍射現(xiàn)象()A 雨后美麗的彩虹B 對(duì)著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋C 陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋D

35、光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋【思路點(diǎn)撥】利用光的衍射現(xiàn)象及干涉、折射現(xiàn)象的區(qū)別解題。舉一反三 :【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光例 1】【變式】在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)緊靠眼睛的卡尺測(cè)量爪形成的狹縫，觀看遠(yuǎn)處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫），可以看到（）A黑白相間的直條紋B黑白相間的弧形條紋C彩色的直條紋D彩色的弧形條紋例 2關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說(shuō)法正確的是()A 紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B 白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C 光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說(shuō)明發(fā)生了衍射D 光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說(shuō)明光沿著直線傳播，不存在光的衍射現(xiàn)象

36、【變式】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是()A將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄B使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C換用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照射，衍射條紋間距變寬D增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬例 3讓燭光照射到一塊遮光板上， 板上有一個(gè)可自由收縮的三角形孔，當(dāng)此三角形孔緩慢地由大收縮變小直到閉合時(shí)，試分析在孔后的屏上將先后出現(xiàn)的現(xiàn)象 ( 遮住側(cè)面光 ) 舉一反三 :【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光例 2】【變式】 A、B 兩幅圖是由單色光分別射到圓孔而形成的圖象，其中圖 A 是光的（填干涉或衍射）圖象。由此可以判斷出圖 A 所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑（填大于或小于）圖 B 所對(duì)應(yīng)的圓孔

37、的孔徑。例 4如圖所示， a、b、c、d 四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是( )A a、b 是光的干涉圖樣B c、d 是光的干涉圖樣C 形成 a 圖樣的光的波長(zhǎng)比形成 b 圖樣光的波長(zhǎng)短D 形成 c 圖樣的光的波長(zhǎng)比形成 d 圖樣光的波長(zhǎng)短舉一反三 : 【變式【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光例 3】1】下圖所示的 4 種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣（灰黑色部分表示亮紋）。則在下面的四個(gè)圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是（）A紅黃藍(lán)紫B紅紫藍(lán)黃C藍(lán)

38、紫紅黃D藍(lán)黃紅紫類型二、偏振光例 5如圖所示， P 是偏振片， P 的透振方向 ( 用帶箭頭的實(shí)線表示)為豎直方向下列四種入射光束中，哪幾種照射察到透射光？ ()P 時(shí)能在P 的另一側(cè)觀A 太陽(yáng)光B 沿豎直方向振動(dòng)的光C 沿水平方向振動(dòng)的光D 沿與豎直方向成 45 角振動(dòng)的光舉一反三:【高清課堂：光的衍射、偏振、色散、激光例 5】【變式1】如圖所示，讓太陽(yáng)光或白熾燈光通過(guò)偏振片P 和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P 或 Q ，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明（）A光是電磁波B光是一種橫波C光是一種縱波D光是概率波【變式 2】?jī)蓚€(gè)偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞燈

39、的前面以至沒(méi)有光通過(guò)如果將其中的一片旋轉(zhuǎn) 180 ，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生下述的哪一種現(xiàn)象 ( ) A 透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后又減少到零B 透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，然后減少到非零的最小值C 透過(guò)偏振片的光強(qiáng)在整個(gè)過(guò)程中都增強(qiáng)D 透過(guò)偏振片的光強(qiáng)先增強(qiáng)，再減弱，然后又增強(qiáng)例 6一段時(shí)間以來(lái)， “假奶粉事件”鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，奶粉的碳水化合物 ( 糖 ) 含量是一個(gè)重要指標(biāo)， 可以用“旋光法” 來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量，偏振光通過(guò)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 ，這一角度 稱為“旋光度” ， 的值只與糖溶液的濃度有關(guān)將 的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)

40、樣品中的含糖量如圖所示， 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(shuō)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 處光強(qiáng)度最大，偏振片 B 轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于D 將偏振片 A 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得 O 處光強(qiáng)度最大，偏振片 A 轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于類型三、光的顏色、色散例 7如圖所示，從點(diǎn)光源 S 發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的 ab 間形成一條彩色光帶下面的說(shuō)法中正確的是 ( ) A a 側(cè)是紅色光， b 側(cè)是紫色光B在真空中 a 側(cè)光的波長(zhǎng)小于b 側(cè)光的波長(zhǎng)C 三棱