2024届一轮复习新人教版 第十三章第2讲 光的波动性 学案.docx

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1、第2讲光的波动性梳理必备知识回归教材填一填回顾基础一、光的干涉1 .定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强，出现亮条纹;某些区域相互减弱，出现暄条纹,且加强区域和减弱区域相互回通的现象。2 .条件：（1）两束光的频率指回。相位差恒定。3 .双缝干涉（1）图样特点。单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹。白光照射时，中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹。（2）条纹间距（Ax）。意义:相邻两条亮条纹（或暗条纹）中心之间的距离。公式：Ax=1A0注意各量的意义：入为照射光的波长、d为双缝间距、1为屏到双缝间距离。4 .薄膜干涉:利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条

2、亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度桓回。二、光的衍射1 .明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长相差丕直,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显。2 .三类常见衍射现象单缝衍射圆孔衍射圆盘衍射三、光的偏振1 .自然光:包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。2 .偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光。四、激光1定义频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波,这就是激光。3 .特点能像无线电波那样被调制,用来传递信息。(2)平行度非常好,在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。亮度很高,它可以在很小的空间和很短的时间内集

3、中很大的能量。做一做情境自测1 教材情境(粤教版选择性必修第一册第114页练习第2题)某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验,他测得单缝到双缝的距离为80mm,双缝间距为200m,双缝到墙壁的距离为60cm,墙壁上的干涉图样及尺寸如图。2 .正误辨析只有频率相同的两列光波才可能产生干涉。（）在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光。（X）白光做双缝干涉实验时，因为不同色光在不同位置加强,故出现彩色条纹。（）阳光下地面上树荫中的圆形亮斑是光的衍射形成的。（X）自然光是偏振光。（X）3 .（多选）下列所示的图片、示意图大都来源于课本。关于这些图的判断,下列说法正确的是（AC）1im

4、nmin图1图2图3图4A.图1是小孔衍射的图样，图2为泊松亮斑B.图1为泊松亮斑，图2是小孔衍射的图样C.图3是双缝干涉图样，图4是单缝衍射图样D.图3是单缝衍射图样，图4是双缝干涉图样解析:泊松亮斑是小圆盘产生的衍射现象形成的衍射图样是阴影中心有一个亮斑,而小孔衍射的图样是中间有亮斑,无阴影。图1是小孔衍射的图样，图2为泊松亮斑。图3很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是相等的,单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的,中间最宽、最亮，图4是单缝衍射图样。综上A、C正确,B、D错误Q3.用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后（D）A.干涉条纹消失B.彩色

5、条纹中的红色条纹消失C.中央条纹变成暗条纹D.中央条纹变成红色解析：当用白光做干涉实验时,频率相同的色光,相互叠加干涉,在光屏上形成彩色条纹,中央形成白色的亮条纹;当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝,然后通过双缝后相互叠加干涉,在光屏上形成红色干涉条纹,光屏中央为加强点,所以中央条纹变成红色亮条纹,D正确。1提升关键能力考点一光的干涉现象想一想提炼核心1 .光的双缝干涉现象如图所示,光源s1.S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1(k=0,1,2,)时,光屏上出现明条纹。光的路程差r2-r1=(2k1)(k=0,1,2,)时,光屏上出现暗条纹。条纹间距：X=；入，其中1是

6、双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离，人是光波的波长。2 .薄膜干涉如图所示,竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA和后表面BB分别反射回来,形成两列频率相同的光波,并且叠加。(2)明、暗条纹的判断。在Pi、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差Ar等于波长的整数倍，BPr=n(n=0,1,2,)，薄膜上出现明条纹。在Q处,两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍,即r=(2n1)(n=0,1,2,)，薄膜上出现暗条纹。薄膜干涉的应用：干涉法检查平面的平整程度。如图所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检查平面是平整

7、光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检查平面不平整,则干涉条纹发生弯曲。单色光IJ四样板RjHn=T薄片被检查平面议一议深化思维在薄膜干涉中，同一条亮条纹对应的薄膜（空气膜）厚度有何特点?相邻两个亮条纹所对应的薄膜（空气膜）厚度差是多少?用薄膜干涉检查工件平整度时,观察到如图所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于工件的A和B处，则A和B处出现了凸起还是凹陷？提示:相等卷入；A处凹陷,B处凸起。悟-悟典题例练例1对光的干涉的理解和明暗条纹的判断（2023山东潍坊三模）激光作为单色性极好的光源而得到广泛应用。如图所示,用频率为V的激光照射双缝干涉实验装置,光屏上出现明暗相间的干

8、涉条纹。图中的P点为第14级暗条纹的位置。已知真空中的光速为c,则P点到双缝的距离之差n为（A）解析：由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r2-r1=（2k-1）其中k=1,2,3,为条纹的级数;所以当出现第14条暗条纹时,取k=14,所以F二等又因为C二入V,所以RF啜。故选A。例2条纹间距公式的应用（2023山东济南模拟）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中（不考虑器壁对光的影响），放置在双缝与光屏之间（之前为空气），如图所示,特制容器未画出，通过比对填充后

9、的干涉条纹间距X2和填充前的干涉条纹间距Xi就可以计算出该矿泉水的折射率。若实验测得双缝间距出0.4加,缝屏间距厂0.6m,Xi=O.75mm,x2=0.60mmo则该矿泉水的折射率为（A）A.1.25B.1.35C.1.45D.1.50解析：由双缝干涉条纹间距公式可得X争，根据折射率表达式,有n可知X苫入。，X苫4解得=125,故选Ao例3薄膜干涉（2023山东卷,7）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标X的变化图像,可能正确的是（D）川11I解析:从薄膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光,其光程差为八x=2d,即光程差为薄膜厚

10、度的2倍,当光程差Ax=n时,此处表现为亮条纹,故相邻亮条纹之间的薄膜厚度差为：,在图中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大,则薄膜层的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽,则厚度不是均匀变小。故选D。方法点拨判断薄膜干涉条纹移动的方法盯住一个条纹,观察该条纹移动的方向，例如，盯住路程差r=5的条纹（假设这个条纹存在）o由条纹的定义我们知道,每个条纹都对应着特定的路程差,这是条纹本身的属性，厂5是该条纹的属性。因此,当路程差发生变化时,我们盯住的这个条纹一定要保持自己的属性,它将朝着路程差依然满足A厂5的位置移动。在空气劈尖薄膜干涉中，当楔角减小时,原干涉条纹所在处相干反射光的路程差减小了，所以该

11、条纹就向着路程差增加的方向移动，以找到一个位置,且此时该位置处相干反射光的路程差正是那个条纹在未移动以前所在处的路程差（厂5人），如图，条纹将朝着背离棱边的方向移动。判断干涉条纹移动的方向示意图盯住一个条纹,判断路程差变化的趋势，当路程差增加或减少时，条纹一定是朝着反方向移动的。条纹这样移动的结果依然是要保持路程差维持原数值不变。条纹保持其属性的能力，与力学中物体保持其运动状态不变的惯性相似。这也可以看作是条纹的“惯性”。考点二光的衍射和偏振现象想一想提炼核心1 .对光的衍射的理解衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显。任何情况下都可以发生衍射现象,只有明显与不明显的差别。衍射现象说明“光沿

12、直线传播”只是一种近似情况,只有在光的波长比障碍物小得多时,光才可以看作是沿直线传播的。2 .衍射条纹的特点单缝衍射圆孔衍射圆盘衍射单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。项目单缝衍射圆孔衍射单中央为亮且宽的条纹,两侧为明暗中央是大且亮的圆形亮色相间的条纹,越靠外,亮条纹的亮斑,周围分布着明暗相间的光度越弱，宽度越小。同心圆环,且越靠外，圆形亮单色光波长一定时,单缝越窄，屏上中央亮条纹越宽,并且条纹间距越大。单缝一定时,光的波长越长,屏上中央亮条纹越宽,条纹间距越大纹的亮度越弱,宽度越小。亮环或暗环间距离随圆孔半径的增大而减小白光中央为亮且宽的白色条纹,两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹,其中最

13、靠近中央的色光是紫光,离中央最远的是红光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色同心圆环（2）泊松亮斑（圆盘衍射）：当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中心出现亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）。3 .光的偏振自然光与偏振光的比较。类别自然光（非偏振光）偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。悟、悟典题例练例4单缝衍射与双缝干涉的比较（202

14、3海南三亚模拟）某同学利用图1所示的装置,观察红光的干涉、衍射现象,其中P是光学元件,且P到光屏的距离恒定,通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样。下列说法正确的是（A）P光源n-图1I1111甲乙丙丁图2A.甲对应的P是双缝,双缝间距较大B.乙对应的P是双缝,双缝间距较大C.丙对应的P是单缝,缝的宽度较宽D.丁对应的P是单缝,缝的宽度较窄解析:条纹甲和乙都是平行等距的，都是干涉条纹,则甲和乙对应的P是双缝,根据AX可知，甲条纹间距较小,则甲双缝间距较大,选项A正确,B错误;丙和丁对应的条纹是平行不等距的，则为衍射条纹,则P是单缝,因题图丙的衍射现象较丁更明显,可知丙的缝的宽度较窄，选项C、D错误。方法点拨单缝衍射与双缝干涉的比较项目单缝衍射双缝干涉不同占八、条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距，亮度情况中央条纹最亮,两边变暗条纹清晰,亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹例5光的偏振（2023江苏南通三模）如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向，却看不到光亮,A.电灯S发出的光是偏振光B.偏振片A起检偏器的作用C.以SP为轴将A转过45,在P处看到光亮D.将B沿SP向A平移至某位