第三節(jié)光的波動(dòng)性激光

第三節(jié)光的波動(dòng)性激光第1頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光的干涉1．定義：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域的光被______，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域的光被______，出現(xiàn)暗紋，且______和______互相間隔的現(xiàn)象叫做光的干涉現(xiàn)象．基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引加強(qiáng)減弱加強(qiáng)減弱第2頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．條件：兩列光的__________，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象．3．雙縫干涉(1)現(xiàn)象：單色光干涉時(shí)觀察到_____相間的條紋，白光雙縫干涉的現(xiàn)象為中央是白色條紋,兩邊是彩色的條紋．頻率相等明暗第3頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)亮、暗條紋的判斷：Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，即到雙縫的距離差為波長的整數(shù)倍的點(diǎn)出現(xiàn)_____條紋，Δr＝nλ＋λ(n＝0,1,2，…),即到雙縫的距離差為半波長奇數(shù)倍的點(diǎn)出現(xiàn)____條紋．(3)條紋間距公式：Δx＝___λ.亮暗第4頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月4．薄膜干涉(1)現(xiàn)象：光照射到薄膜上時(shí),薄膜前、后表面反射的兩列光相疊加，發(fā)生干涉現(xiàn)象，若入射光為單色光，可形成明暗相間的干涉條紋，若入射光為白光，可形成______的干涉條紋．彩色第5頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)應(yīng)用①干涉法檢查平面如圖14－3－1所示，檢查精密零件的表面質(zhì)量；圖14－3－1第6頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月將被檢查平面和放在上面的透明標(biāo)準(zhǔn)樣板的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面和被檢查平面間形成一個(gè)楔形空氣膜，單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下表面反射出兩列光波疊加情況，從反射光中看到干涉條紋,根據(jù)干涉條紋的形狀，來確定工件表面情況．第7頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月②鏡片增透膜在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂一層薄膜，當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的λ/4時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上的反射光的路程差恰好等于_____，因而相互抵消，達(dá)到減小反射光、增大透射光強(qiáng)度的作用．λ/2第8頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月二、光的衍射1．衍射現(xiàn)象光在遇到障礙物時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射．第9頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．明顯衍射的條件當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長____，或者跟光波波長_________時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．衍射圖樣小相差不多第10頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同．白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央的是____光，最遠(yuǎn)離中央的是____光．(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)．紫紅第11頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的_____斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一．三、光的偏振亮第12頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1．偏振光：在跟光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動(dòng)在某一方向較強(qiáng)而在另一些方向振動(dòng)較弱的光即為偏振光．光的偏振現(xiàn)象證明光是______

(填“橫波”或“縱波”)．橫波第13頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．偏振光的產(chǎn)生自然光通過起偏器：通過兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫做_________．第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否是偏振光，叫做________．起偏器檢偏器第14頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月四、激光1．產(chǎn)生機(jī)理處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的電磁場(chǎng)的影響下，引起高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時(shí)在兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射．第15頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理．2．特點(diǎn)及應(yīng)用第16頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)激光是一種人工產(chǎn)生的相干光．根據(jù)此特點(diǎn)，它能像無線電波那樣進(jìn)行調(diào)制，應(yīng)用于光纖通信．也可以用于全息照像．(2)激光的平行度非常好．根據(jù)此特點(diǎn),它可以應(yīng)用于精確測(cè)距，還應(yīng)用于VCD光盤的解讀．第17頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)激光的亮度高，溫度高．可以利用激光束來切割各種物質(zhì)，焊接金屬以及在硬質(zhì)材料上打孔．醫(yī)學(xué)上可以用激光作“光刀”來切開皮膚、切除腫瘤，也可以用激光“焊接”剝落的視網(wǎng)膜，還可以引起核聚變．第18頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月要點(diǎn)透析直擊高考一、光的干涉和衍射的對(duì)比1．衍射與干涉的比較

兩種現(xiàn)象比較項(xiàng)目

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條紋間距不等各相鄰條紋等間距第19頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種現(xiàn)象比較項(xiàng)目

單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋第20頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.光的干涉和衍射的本質(zhì)光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認(rèn)為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的單縫衍射現(xiàn)象．第21頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月即時(shí)應(yīng)用1．(2012·福建龍巖調(diào)研)如圖14－3－2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(

)第22頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月圖14－3－2A．a(chǎn)、b是光的干涉圖樣B．c、d是光的干涉圖樣第23頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月C．形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短D．形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短解析：選A.干涉條紋是等距離的條紋,因此，a、b圖是干涉圖樣，c、d圖是衍射圖樣，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；第24頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月二、雙縫干涉中明暗條紋的判斷1．屏中央位置明暗條紋的判斷：雙縫到光屏中央距離相等，光程差為零．如果兩光源振動(dòng)完全一致，中央一定是亮紋，假如兩光源振動(dòng)正好相反，則中央為暗紋．第26頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．根據(jù)Δr與λ的關(guān)系判斷：在兩光源振動(dòng)完全一致的情況下，屏上一點(diǎn)P到雙縫的距離Δr滿足：第27頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月即時(shí)應(yīng)用2．如圖14－3－3所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長為600nm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的路程差為一個(gè)波長)，第30頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)換用波長為400nm的紫光源照射單縫，則(

)圖14－3－3第31頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月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、P1均為暗點(diǎn)第32頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：選B.從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成的兩束光為相干光．由題意，屏中央P點(diǎn)到S1、S2距離相等，即由S1、S2分別射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此是亮紋中心．因而，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，P點(diǎn)都是中央亮紋的中心．第33頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月而P1點(diǎn)到S1、S2的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)振動(dòng)情況完全一致，振動(dòng)得到加強(qiáng)，因此，出現(xiàn)亮條紋．當(dāng)換用波長為400nm的紫光時(shí)，|P1S1－P1S2|＝600nm＝(3/2)×400nm＝3λ紫/2，第34頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即由S1、S2射出的光波到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)就相互削弱，因此,出現(xiàn)暗條紋．綜上所述，選項(xiàng)B正確．第35頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2010·高考江蘇卷)如圖14－3－4所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)．雙縫干涉條紋的分析例1題型探究講練互動(dòng)第36頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)改用波長為6.30×10－7m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________(選填“變寬”、“變窄”或“不變”)．圖14－3－4第37頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月【答案】暗條紋變寬第38頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(滿分樣板10分)在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用如圖14－3－5所示的干涉實(shí)驗(yàn)法．薄膜干涉的理解和應(yīng)用例2圖14－3－5第39頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個(gè)透明的平行板B，B與A上表面平行，在它們之間形成一厚度均勻的空氣膜．現(xiàn)在用波長為λ的單色光垂直照射，同時(shí)對(duì)A緩慢加熱，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化．當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，第40頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升高到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮．(1)在B板上方觀察到的亮暗變化是由哪兩個(gè)表面的反射光疊加形成的？(2)溫度由t1升高到t2時(shí)，A的高度升高多少？第41頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月【思路點(diǎn)撥】分析此題時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)薄膜干涉是利用了光在空氣膜前后表面的反射光疊加形成的；(2)溫度變化時(shí)，空氣膜的厚度發(fā)生變化．第42頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月?解題樣板規(guī)范步驟，該得的分一分不丟！(1)A、B間為空氣薄膜，在B板上方觀察到的亮暗變化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光疊加產(chǎn)生的．(4分)(2)當(dāng)溫度為t1時(shí)，第43頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2012·天津模擬)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖14－3－6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(

)光的衍射現(xiàn)象例3第45頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月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．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗圖14－3－6第46頁，課件共50