第十四章　第2課時(shí)　光的干涉、衍射和偏振-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

第2課時(shí)光的干涉、衍射和偏振目標(biāo)要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振。2.掌握雙縫干涉中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件。3.知道發(fā)生明顯衍射的條件?？键c(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象1．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)________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)域相互間隔的現(xiàn)象。(2)條件：兩束光的頻率________、相位差恒定。2．雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：單色光照射時(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋。(1)條紋間距：Δx＝eq\f(l,d)λ，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大。(2)明暗條紋的判斷方法：如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。當(dāng)Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。3．薄膜干涉(1)形成原因：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)，從膜的前表面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)明暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波長為λ。在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。在Q處，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)應(yīng)用：增透膜、檢查平面的平整度。例1(2023·江蘇卷·6)用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼?)A.eq\f(1,3)倍B.eq\f(1,2)倍C．2倍D．3倍例2(多選)圖甲是用光的干涉法來檢查物體平面平整程度的裝置，其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板，B為待檢查的物體，C為入射光，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說法正確的是()A．入射光C應(yīng)采用單色光B．圖乙條紋是由A的下表面反射光和B的上表面反射光發(fā)生干涉形成的C．當(dāng)A、B之間某處距離為入射光的半波長奇數(shù)倍時(shí)，對應(yīng)條紋是暗條紋D．由圖乙條紋可知，被檢查物體表面上有洞狀凹陷拓展當(dāng)墊塊左移時(shí)，條紋變________(填“稀疏”或“密集”)，當(dāng)墊塊變薄后，條紋變________(填“稀疏”或“密集”)，條紋1將____________(填“左移”或“右移”)。例3(2021·江蘇卷·6)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是()考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象1．光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸足夠________的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會明顯。2．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________。(2)偏振光：在________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。(3)偏振光的形成①讓自然光通過________________形成偏振光。②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和________，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。(5)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種________波。1．陽光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。()2．泊松亮斑是光的衍射形成的。()3．光遇到障礙物時(shí)都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。()4．自然光是偏振光。()例4(多選)(2023·河北省聯(lián)考)如圖甲所示，等腰△ABC為一棱鏡的橫截面，AB＝AC；一平行于BC邊的細(xì)光束從AB邊射入棱鏡，在BC邊經(jīng)過一次反射后從AC邊射出，出射光分成了不同顏色的Ⅰ、Ⅱ兩束光。圖乙是這兩束光分別通過相同的雙縫和單縫裝置后形成的圖樣，下列說法正確的是()A．Ⅰ光的波長比Ⅱ光的長B．Ⅰ光在棱鏡中的傳播速度比Ⅱ光的小C．圖乙中a是Ⅱ光的干涉圖樣D．圖乙中c是Ⅰ光的衍射圖樣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亮(暗)條紋間距不等各相鄰亮(暗)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、衍射都有明暗相間的條紋，干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；從本質(zhì)上看都屬于光波的疊加，干涉是從雙縫通過兩列頻率相同的光波在屏上疊加形成的，衍射是由來自單縫上不同位置的光在屏上疊加形成的例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了。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)，然后將被測樣品P置于A、B之間。(1)偏振片A的作用是__________________________________________________________。(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種________。(3)以下說法中正確的是________。A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會減弱B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α考點(diǎn)三幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用1．光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由v＝λf知，當(dāng)f改變時(shí)，波長改變，光速改變。2．同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，由n＝eq\f(c,v)知，n越大，傳播速度越小。3．光的頻率、折射率、波速、波長的對應(yīng)關(guān)系顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率f低→高同一介質(zhì)中折射率n小→大同一介質(zhì)中速度v大→小波長λ大→小臨界角大→小通過棱鏡的偏折角小→大例6(2024·黑龍江省大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)開學(xué)考)如圖所示為一束太陽光射到截面為六邊形