第二节光的波动性 本节目录 基础梳理 自学导引 要点透析 直击高考 考点探究 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 技法提炼 思维升华 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 3 双缝干涉 1 现象 单色光干涉时观察到 相间的条纹 白光双缝干涉的现象为中央是白色条纹 两边是彩色的条纹 加强 减弱 频率相等 明暗 加强 减弱 4 薄膜干涉 1 现象 光照射到薄膜上时 薄膜前 后表面反射的两列光相叠加 发生干涉现象 若入射光为单色光 可形成明暗相间的干涉条纹 若入射光为白光 可形成 的干涉条纹 亮 暗 彩色 2 应用 干涉法检查平面如图所示 检查精密零件的表面质量 将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片 使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气膜 单色光从上面照射 入射光在空气层的上 下表面反射出两列光波叠加情况 从反射光中看到干涉条纹 根据干涉条纹的形状 来确定工件表面情况 镜片增透膜在光学元件 透镜 棱镜 的表面涂一层薄膜 当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的 4时 在薄膜的两个面上的反射光的路程差恰好等于 因而相互抵消 达到减小反射光 增大透射光强度的作用 二 光的衍射1 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 2 明显衍射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 3 衍射图样 1 单缝衍射 中央为亮条纹 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 小 相差不多 紫 红 亮 三 光的偏振1 偏振光 在跟光传播方向垂直的平面内 光振动在某一方向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 偏振光的产生自然光通过起偏器 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 叫做 第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光 叫做 横波 起偏器 检偏器 四 电磁波谱 五 激光1 产生机理处于激发态的原子 如果在入射光子的电磁场的影响下 引起高能态向低能态跃迁 同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去 这种辐射叫做受激辐射 原子发生受激辐射时 发出的光子的频率 发射方向等 都跟入射光子完全一样 这样使光得到加强 这就是激光产生的机理 2 特点及应用 1 激光是一种人工产生的相干光 根据此特点 它能像无线电波那样进行调制 应用于光纤通信 也可以用于全息照相 2 激光的平行度非常好 根据此特点 它可以应用于精确测距 还应用于VCD光盘的解读 3 激光的亮度高 温度高 可以利用激光束来切割各种物质 焊接金属以及在硬质材料上打孔 医学上可以用激光作 光刀 来切开皮肤 切除肿瘤 也可以用激光 焊接 剥落的视网膜 还可以引起核聚变 一 光的干涉和衍射的对比1 衍射与干涉的比较 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 在屏上叠加形成的单缝衍射现象 即时应用1 2013 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正确结论是 A a b是光的干涉图样B c 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 即时应用2如图所示是双缝干涉实验装置 使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S 在光屏中央P处观察到亮条纹 在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心 即P1到S1 S2的路程差为一个波长 现换用波长为400nm的紫光源照射单缝 则 A P和P1仍为亮点B P为亮点 P1为暗点C P为暗点 P1为亮点D P P1均为暗点 解析 选B 从单缝S射出的光波被S1 S2两缝分成的两束光为相干光 由题意 屏中央P点到S1 S2距离相等 即由S1 S2分别射出的光到P点的路程差为零 因此是亮纹中心 因而 无论入射光是什么颜色的光 波长多大 P点都是中央亮纹的中心 而P1点到S1 S2的路程差刚好是橙光的一个波长 即 P1S1 P1S2 600nm 橙 则两列光波到达P1点振动情况完全一致 振动得到加强 因此 出现亮条纹 当换用波长为400nm的紫光时 P1S1 P1S2 600nm 3 2 400nm 3 紫 2 则两列光波到达P1点时振动情况完全相反 即由S1 S2射出的光波到达P1点时就相互削弱 因此 出现暗条纹 综上所述 选项B正确 考点1双缝干涉条纹的分析 2010 高考江苏卷 如图所示 在杨氏双缝干涉实验中 激光的波长为5 30 10 7m 屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7 95 10 7m 则在这里出现的应是 选填 明条纹 或 暗条纹 现改用波长为6 30 10 7m的激光进行上述实验 保持其他条件不变 则屏上的条纹间距将 选填 变宽 变窄 或 不变 答案 暗条纹变宽 考点2薄膜干涉的理解和应用在研究材料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 然后亮度逐渐减弱至最暗 当温度升高到t2时 亮度再一次回到最亮 1 在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的 2 温度由t1升高到t2时 A的高度升高多少 思路点拨 分析此题时应注意两点 1 薄膜干涉是利用了光在空气膜前后表面的反射光叠加形成的 2 温度变化时 空气膜的厚度发生变化 答案 见解析 答案 1 4 0 1014Hz7 5 10 7m 2 1 125 10 3m