第2講 光的波動性

第2講光的波動性開始0103課前基礎(chǔ)落實(shí)——在情境遷移中理清“物理觀念”課堂提能學(xué)案——在多彩學(xué)法中精準(zhǔn)“扶弱補(bǔ)短”第2講光的波動性一、光的干涉光的干涉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)____條紋；某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)____條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互______的現(xiàn)象條件(1)兩束光的頻率______；(2)相位差_____亮暗間隔相同恒定續(xù)表白色亮彩色薄膜干涉產(chǎn)生機(jī)理利用薄膜(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)條紋上所對應(yīng)薄膜厚度_____應(yīng)用(1)利用薄膜干涉，可以檢驗(yàn)工件平面是否平整(2)可以作為光學(xué)鏡頭的增透膜前后表面相同續(xù)表二、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)象才會明顯。2．三類常見衍射現(xiàn)象相差不多還小三、光的偏振1．自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿_________振動的光，而且沿著各個(gè)方向振動的光波的強(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)______的方向振動的光。一切方向特定微點(diǎn)判斷(1)光的顏色取決于折射率。

()(2)只有頻率相同的兩列光波才可能產(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)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。

()(5)自然光是偏振光。

()×√×××(一)光的干涉現(xiàn)象(精研點(diǎn))逐點(diǎn)清1光的雙縫干涉的理解

1．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋，則下列說法正確的是

(

)A．中間條紋間距較兩側(cè)更寬B．不同色光形成的條紋完全重合C．雙縫間距離越大條紋間距離也越大D．遮住一條縫后屏上仍有明暗相間的條紋答案：D

逐點(diǎn)清2雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷

2．在如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，使用波長λ為600nm的橙色光照射，在光屏中心P0點(diǎn)呈現(xiàn)亮條紋。若P0點(diǎn)上方的P點(diǎn)到S1、S2的路程差恰為λ，現(xiàn)改用波長為400nm的紫光照射，則

(

)A．P0和P都呈現(xiàn)亮條紋B．P0為亮條紋，P為暗條紋C．P0為暗條紋，P為亮條紋D．P0和P都呈現(xiàn)暗條紋答案：B3．(2022·山東等級考)(多選)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是

(

)A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C．照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D．照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋答案：ACD

解析：由題圖可知，圖乙中間部分是等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，同時(shí)也發(fā)生衍射，故A正確；狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯(cuò)誤；答案：D

逐點(diǎn)清3薄膜干涉的理解及應(yīng)用

5.(2021·浙江6月選考)(多選)肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是

(

)A．過肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90°，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°答案：AB解析：肥皂膜因?yàn)樽灾貢厦姹《旅婧?，因表面張力的原因其截面?yīng)是一個(gè)圓滑的曲面而不是梯形，A正確；薄膜干涉是等厚干涉，其原因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動加強(qiáng)點(diǎn)和振動減弱點(diǎn)，肥皂膜從形成到破裂的過程上面越來越薄，下面越來越厚，因此出現(xiàn)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90°，由于重力，表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會重新分布，因此并不會跟著旋轉(zhuǎn)90°，D錯(cuò)誤。6．(2021·山東等級考)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是

(

)答案：D

解析：根據(jù)薄膜干涉的形成規(guī)律，若薄膜厚度d均勻變化時(shí)，會產(chǎn)生等間距的明暗相間的條紋，現(xiàn)在條紋間距不等，說明薄膜厚度d不是線性變化的，

故A、B錯(cuò)誤；由于條紋間距變大，說明薄膜厚度d的變化趨緩，反映到d-x圖像中即圖像的斜率減小，故C錯(cuò)誤，D正確。一點(diǎn)一過薄膜干涉的理解和應(yīng)用1．形成：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′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。2．亮、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＝1,2，3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。(二)光的衍射、偏振現(xiàn)象(精研點(diǎn))逐點(diǎn)清1對衍射現(xiàn)象的理解

1．(多選)關(guān)于衍射，下列說法正確的是

(

)A．光的衍射現(xiàn)象中條紋的出現(xiàn)是光疊加后產(chǎn)生的結(jié)果B．雙縫干涉中也存在衍射現(xiàn)象C．一切波都很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．影的存在是一個(gè)與衍射現(xiàn)象相矛盾的客觀事實(shí)答案：AB解析：光的衍射圖樣是光波的疊加現(xiàn)象，雙縫干涉中光通過三個(gè)狹縫時(shí)均發(fā)生衍射現(xiàn)象，一般來說既有干涉又有衍射，A、B正確。一切波都能發(fā)生衍射，但要發(fā)生明顯的衍射，需要滿足障礙物的尺寸小于或等于波長的條件，C、D錯(cuò)誤。一點(diǎn)一過對光的衍射的理解(1)波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的。逐點(diǎn)清2干涉、衍射圖樣的比較

2．如圖所示的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、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是

(

)A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃

D．藍(lán)黃紅紫答案：B一點(diǎn)一過

單縫衍射與雙縫干涉的比較

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亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(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逐點(diǎn)清3光的偏振

3．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中，能反映光的偏振特性的是

(

)A．一束自然光相繼通過兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化B．一束自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光C．日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可使成像更清晰D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可看到彩色條紋答案：ABC解析：自然光通過偏振片成為偏振光，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化，A正確；自然光射到光滑非金屬表面時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，B正確；日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片，可以把反射的偏振光過濾，使成像更清晰，C正確；通過手指間的縫隙觀察日光燈，看到的彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。4．如圖所示，兩光屏間放有兩個(gè)偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動一周，則關(guān)于光屏N上光的亮度變化情況，下列說法正確的是

(

)A．光屏N上光的亮度保持不變B．光屏N上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動C．光屏N上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線D．光屏N上光的亮度會時(shí)亮?xí)r暗答案：D

解析：太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動一周，當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時(shí)，光屏N上沒有亮度，則光屏N上光的亮度從亮到暗，再由暗到亮，所以光屏N上光的亮度會時(shí)亮?xí)r暗，故A、B錯(cuò)誤，D正確；光屏N上不可能有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)?yīng)的亮線，故C錯(cuò)誤。一點(diǎn)一過光的偏振的理解與應(yīng)用(1)自然光與