知识讲解光的波动性

知识讲解光的波动性
物理总复习：光的波动性
编稿：李传安审稿：
【考纲要求】
1、知道光的⼲涉条件及现象；
2、知道薄膜⼲涉的相关应⽤；
3、知道光的衍射及偏振现象，了解其相关应⽤；
4、知道光的⼲涉和衍射的区别与联系；
5、能利⽤光的⼲涉实验测定光的波长。

【知识⽹络】
【考点梳理】
考点⼀、光的⼲涉
要点诠释：
1、1801年，英国物理学家托马斯·杨通过双缝实验成功地观察到了光的⼲涉现象，证明了光的确是⼀种波。

2、光的⼲涉现象
在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。

3、⼲涉条件
光的⼲涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相⼲波源。

（相⼲波源的频率必须相同）。

形成相⼲波源的⽅法有两种：①利⽤激光（因为激光发出的是单⾊性极好的光）。

②设法将同⼀束光分为两束（这样两束光都来源于同⼀个光源，因此频率必然相等）。

下⾯四个图分别是利⽤双缝、利⽤楔形薄膜、利⽤空⽓膜、利⽤平⾯镜形成相⼲光源的⽰意图。

4、⼲涉区域内产⽣的亮、暗纹
亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，
即n δλ=（n=0，1，2，3，……）
暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即(21)2n λ
δ=-（n=0，1，2，3，……）
相邻亮纹（暗纹）间的距离L x d
λ?=，x λ?∝。

⽤此公式可以测定单⾊光的波长。

⽤⽩光作双缝⼲涉实验时，由于⽩光内各种⾊光的波长不同，⼲涉条纹间距
不同，所以
屏的中央是⽩⾊亮纹，两边出现彩⾊条纹。

5、薄膜⼲涉
当光照射到薄膜上时，可以看到在薄膜上出现明暗相间的条纹。

当⼊射光是⽩光时，得到彩⾊条纹，当⼊射光是单⾊光时，得到单⾊条纹。

参与薄膜⼲涉的两列光是分别从薄膜的前表⾯和后表⾯反射出来的两列光。

⽤薄膜⼲涉可以检查⼯件表⾯是否平整，在透镜表⾯涂上增透膜以增⼤透射光。

薄膜⼲涉中的⾊散：
（1）成因：由膜的前后表⾯反射回来的光叠加的结果，所以观察时只能在光源的同侧才能看到。

（2）形状：明暗相间的条纹。

纹的亮暗与膜的厚度有关。

考点⼆、光的衍射
要点诠释：
1、光离开直线路径绕到障碍物阴影⾥去的现象叫光的衍射。

2、产⽣明显衍射现象的条件
障碍物（或孔）的尺⼨可以跟光的波长相⽐，甚⾄⽐波长还⼩。

关于衍射的表述⼀定要准确（区分能否发⽣衍射和能否发⽣明显衍射）。

各种不同形状的障碍物都能使光发⽣衍射。

3、泊松亮斑
当光照到不透光的⼩圆板上时，在圆板的阴影中⼼出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）。

4、衍射与⼲涉的⽐较
⼲涉和衍射是波的特征，光的⼲涉和衍射现象证明了光具有波动性，波长越⼤，⼲涉和衍射现象就越明显，也越容易观察到⼲涉和衍射现象。

考点三、光的偏振激光
要点诠释：
（⼀）光的偏振
1、光的偏振
⾃然光是指在垂直于光的传播⽅向上，各个⽅向强度相同。

偏振光是指在垂直于光的传播⽅向的平⾯上，只沿某个特定⽅向振动。

光的偏振现象说明光波是横波。

2、偏振光的产⽣⽅式
偏振光的产⽣⽅式是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获得偏振光，叫起偏器，第⼆个偏振⽚的作⽤是检验光是否为偏振光，叫检偏器．光的偏振理解：
（1）光波的感光作⽤和⽣理作⽤主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。

（2）⾃然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播⽅向上沿⼀切⽅向振动的光，⽽且沿各个⽅向振动的光波的强度都相同，这种光叫⾃然光。

（3）偏振光：⾃然光通过偏振⽚后，在垂直于传播⽅向的平⾯上，只沿⼀个特定的⽅向振动，叫偏振光。

⾃然光射到两种介质的界⾯上，如果光的⼊射⽅向合适，使反射和折射光之间的夹⾓恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振⽅向互相垂直。

我们通常看到的绝⼤多数光都是偏振光（如图）。

（⼆）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、激光器：主要由⼯作物质、激励源和谐振腔组成。

3、激光的主要特点及应⽤
（1）平⾏度好（⽅向性好）
精确测距：激光雷达；
刻制光盘
（2）相⼲性好（频率单⼀）
做相⼲光：⼲涉、衍射
传递信息：光纤通信
记录信息：全息照相
（3）亮度⾼（强度⼤）
机械加⼯：打孔、焊接、切割
医学上：光⼑
军事上：激光武器（“死光”武器）
科研上：引发核聚变
考点四、实验：⽤双缝⼲涉测量光的波长
实验⽬的
1、了解光波产⽣稳定的⼲涉现象的条件
2、观察双缝⼲涉图样
3、测定单⾊光的波长
实验器材
光具座、光源、滤光⽚、单缝、双缝、遮光筒、⽑玻璃屏、测量头、另外还有学⽣电源、导线、刻度尺
实验原理
双缝⼲涉中两个相邻明（暗）条纹之间的距离x ?与波长λ、双缝间距离d 及双缝到屏的距离L 满⾜L x d λ?=。

两条相邻明（暗）条纹之间的距离x ?⽤测量头测出。

测量头由分划板、⽬镜、⼿轮等构成，如图（1）所⽰。

转动⼿轮，分划板会左、右移动。

测量时，应使分划板中⼼刻线对齐条纹的中⼼，如图（2）所⽰。

记下此时⼿轮上的读数1a ，转动⼿轮，使分划板向⼀侧移动，当分划板中⼼刻线对齐另⼀条相邻的明条纹中⼼时，记下⼿轮上的刻度数2a ，两次读数之差就是相邻两条明纹间的距离。

即12x a a ?=-。

实验步骤
1、观察双缝⼲涉图样
（1）将光源、单缝、遮光筒、⽑玻璃屏依次安放在光具座上，如图所⽰。

（2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。

（3）调节各器件的⾼度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。

（4）安装双缝，使单缝与双缝的缝平⾏，⼆者间距约5～10cm 。

（5）放上单缝，观察⽩光的⼲涉条纹。

（6）在单缝和光源间放上滤光⽚，观察单⾊光的⼲涉条纹。

2、测定单⾊光的波长
（1）安装测量头，调节⾄可清晰观察到⼲涉条纹。

（2）使分划板中⼼刻线对齐某条亮条纹的中央，记下⼿轮上的刻度数1a ，转动⼿轮，使分划板中⼼刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后⼿轮的读数2a ，1a 与2a 之差即为n 条亮纹的间距。

（3）⽤刻度尺测量双缝到光屏间距离L （d 是已知的）。

（4）重复测量、计算，求出波长的平均值。

（5）换⽤不同的滤光⽚，重复实验测量其他单⾊光的波长。

当分划板中⼼刻线对齐另⼀条相邻的明条纹中⼼时，记下⼿轮上的刻度数两次读数之差就是相邻两条明纹间的距离。

即12x a a =-。

数据处理
为了得到准确的某种单⾊光双缝⼲涉的条纹间距，实验中通常⽤常⽤的重复测量、计算求波长的平均值的⽅法。

还可以换⽤不同的滤光⽚，重复实验测量其他单⾊光的波长。

误差分析
x ?很⼩，直接测量时相对误差较⼤，通常测出n 条明条纹间的距离a ，再推算相邻两
条明（暗）条纹间的距离，1a x n ?=-。

注意事项
1、双缝⼲涉仪是⽐较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。

2、滤光⽚、单缝、双缝、⽬镜等如有灰尘，应⽤擦镜纸或⼲净软⽚轻轻擦去。

3、安装时，注意调节光源、滤光⽚、单缝、双缝的中⼼均在遮光筒的中⼼轴线上，并使单缝、双缝平移且竖直。

4、光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平⾏且靠近。

5、调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，⼲涉条纹不清晰⼀般主要是单缝与双缝不平⾏。

【典型例题】
类型⼀、关于⼲涉条纹的理解及计算
例1、如图所⽰，在杨⽒双缝⼲涉实验中，激光的波长为5.30×710-m ，屏上P 点距双缝1s 和2s 的路程差为7.95×7
10-m 。

则在这⾥出现的应是（选填“明条纹”或“暗条纹”）。

现改⽤波长为6.30×710-m 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”）。

【思路点拨】要判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，⽤光程差除以波长就是波长的倍数，如果是波长的整数倍就是亮条纹，如果是半波长的奇数倍就是暗条纹；判断条纹间距变化，应根据L x d
λ?=分析。

【答案】暗条纹；变宽。

【解析】光程差（路程差）7217.9510s s s m ?=-=?，
光程差与波长的⽐ 777.95103 1.55.30102s
λ??===? 即光程差是半波长的奇数倍，是暗条纹。

根据条纹间距L x d
λ?=，改⽤波长为6.30×710-m 的激光实验，λ变⼤，x ?变⼤，变宽。

【总结升华】判断明暗条纹，就是计算光程差是波长的多少倍。

改换光的波长做实验，根据 L x d
λ?=判断，波长边长，条纹间距就变⼤（装置不变即屏到双缝的距离L ，双缝间距离
d 都不变）。

举⼀反三
【变式1】⽤⼀束平⾏的红光照射双缝时，在双缝后的⽩屏上得到清晰的⼲涉条纹。

若要使屏上的明条纹间距变⼤，以下做法中正确的是（）
A ．使⽩屏远离双缝 B. 改⽤绿光照射
C ．减⼩双缝之间的距离 D.加⼤双缝之间的距离
【答案】AC
【变式2】⽤氦氖激光器进⾏双缝⼲涉实验，已知使⽤的双缝间距离d=0.1mm ，双缝到屏的距离L=6.0m ，测得屏上⼲涉条纹中亮纹的间距是3.8cm ，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放⼊折射率是4/3的⽔中，这时屏上的条纹间距是多少？
【答案】6.30×710-m ；22.810m -?。

【解析】由条纹间距x ?、双缝间距d 、双缝到屏的距离L 及波长λ的关系，可测光波的波长；同理知道⽔的折射率，可知该波在⽔中的波长，然后由x ?、d 、L 、λ的关系，可计算条纹间距。

由L x d
λ?=可以得出，红光的波长32
70.110 3.810 6.3106.0
d x m m L λ---=?==? 激光器发出的红光的波长是6.30×7
10-m 。

如果整个装置放⼊⽔中，激光器发出的红光在⽔中的波长为 776.3103 4.7104m m n λ
λ--??'===? 这时屏上条纹的间距是22.810L x m d
λ-'?==?。

【变式3】在双缝⼲涉实验中，某同学⽤黄光作为⼊射光，为了增⼤⼲涉条纹的间距，该同学可以采⽤的⽅法有（）
A.改⽤红光作为⼊射光
B.改⽤蓝光作为⼊射光
C.增⼤双缝到屏的距离
D.增⼤双缝之间的距离
【答案】AC 【解析】光的⼲涉现象中，条件间距公式L x d
λ?=，即⼲涉条纹间距与⼊射光的波长成正⽐，与双缝到屏的距离成正⽐，与双缝间距离成反⽐。

红光波长⼤于黄光波长，选项A 正确；蓝光波长⼩于黄光波长，选项B 错；增⼤双缝到屏的距离，选项C 正确；增⼤双缝之间的距离，选项D 错。

故选AC 。

类型⼆、关于薄膜⼲涉的理解
薄膜⼲涉的种类有：劈尖⼲涉、增透膜、肥皂泡、⽜顿环等。

【⾼清课堂：光学2 例1】
例2、劈尖⼲涉是⼀种薄膜⼲涉，其装置如图1所⽰。

将⼀块平板玻璃放置在另⼀平板
玻璃之上，在⼀端夹⼊两张纸⽚，从⽽在两玻璃表⾯之间形成⼀个劈形空⽓薄膜。

当光垂直⼊射后，从上往下看到的⼲涉条纹如图所⽰。

⼲涉条纹有如下特
点：（1）任意⼀条明条纹或暗条纹所在位置下⾯的薄膜厚度相等；
（2）任意相邻明条纹
或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。

现若在图1装置中抽去
⼀张纸⽚，则当光垂直⼊射到新的劈形空⽓薄膜后，从上往
下观察到的⼲涉条纹间距（）
A.变⼤
B.变⼩
C.不变
D.消失【思路点拨】从空⽓膜的上下表⾯分别反射的两列光是相⼲光，其光程差为空⽓层厚度的2倍，当光程差x n λ?=时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空⽓层的厚度差为2
λ。

【答案】A
【解析】从空⽓膜的上下表⾯分别反射的两列光是相⼲光，其光程差为2x d ?=，即光程差为空⽓层厚度的2倍，当光程差x n λ?=时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空⽓层的厚度差为2
λ，显然抽去⼀张纸后空⽓层的倾⾓变⼩，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变⼤．故⼲涉条纹变疏，故A 正确。

【总结升华】掌握了薄膜⼲涉的原理和相邻条纹空⽓层厚度差的关系即可顺利解决此类题⽬。

【变式1】图是⽤⼲涉法检查某块厚玻璃板的上表⾯是否平整的装置，所⽤单⾊光是⽤普通光源加滤光⽚产⽣的，检查中所观察到的⼲涉条纹是由下列哪两个表⾯反射的光线叠加⽽成的（）
A.a 的上表⾯和b 的下表⾯
B.a 的上表⾯和b 的上表⾯
C.a 的下表⾯和b 的上表⾯
D.a 的下表⾯和b 的下表⾯
【答案】C
【解析】这是利⽤薄膜⼲涉原理检查玻璃板上表⾯是否平整的⽅法。

⼲涉条纹是空⽓薄膜的上表⾯(a 的下表⾯)和空⽓薄膜的下表⾯(b 的上表⾯)的反射光相叠加⽽发⽣⼲涉，故本题正确答案为C 。

【变式2】⽤如图甲单⾊光照射透明标准版M 来检查被检查物体N 的上表⾯的平直情况，观察到的现象如图⼄所⽰条纹中的P 和Q 的情况（）
A. N 的上表⾯A 处向上凸起
B. N 的上表⾯B 处向上凸起
C. N 的上表⾯A 处向下凹陷
D. N 的上表⾯B 处向下凹陷
【答案】BC
【解析】P 处所在的条纹是同⼀条纹，若为直线，则说明该处同⼀⽔平线，线上各点对应的空⽓层厚度都相同，但实际上P 处条纹向左弯曲，意味着后⼀级条纹提前出现，可见P 处对应的检测平板上的A 点所对应的空⽓层厚度与后⼀级条纹对应的空⽓层厚度相同，⽽后⼀级条纹本来对应的空⽓层厚度⽐前⼀级⼤，可见A 处向下凹陷，才能实现该处空⽓层厚度与下⼀级条纹对应的空⽓层厚度⼀样，C 项对；同理B 项对，故选BC 。

增透膜：为了减少光学装置中的反射光的损失，可在元件表⾯涂⼀层透明薄膜，⼀般是氟化镁。

如图所⽰，在增透膜的前后表⾯反射的两列光波形成相⼲波，相互叠加，当光程差22d λ=（此波长为光在该种介质中的波长）时，在两个表⾯反射的光反相，相互抵消，从⽽使反射的两列光产⽣相消⼲涉，反射光的能量⼏乎等于零。

由于⽩光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中⼀定波
长的光相消。

因为⼈对绿光最敏感，所以选择对绿光起增透作⽤，
所以在反射光中绿光强度⼏乎为零，⽽其他波长的光并没有完全抵消，所以增透膜呈现绿光的互补⾊——淡紫⾊。

例3、照相机等光学元件的镜头表⾯涂有⼀种薄膜，它的厚度是⼊射光中间部分绿光波长的4
1。

当⽩光照射到薄膜上时，从两个表⾯反射的光的光程差是绿⾊光在这种介质中波长的。

由于⼲涉作⽤，反射光中绿⾊光完全抵消，因此透射光⼤⼤增强，这就增加了光的透射效果，提⾼了成像的清晰度。

这种薄膜叫，由于反射光中红光和紫光并没有显著削弱，所以增透膜呈淡紫⾊。

【思路点拨】在增透膜的前后表⾯反射的两列光波形成相⼲波，相互叠加，在两个表⾯反射的光反相，相互抵消，从⽽使反射的两列光产⽣相消⼲涉。

【答案】12
增透膜【解析】由于两列光波产⽣相消⼲涉，则22d λ
=，光程差是2d ，是半波长的奇数倍，即是
绿⾊光在这种介质中波长的12。

这种薄膜叫增透膜。

【总结升华】增透膜是⼀种典型的⼲涉装置，其作⽤是消去⼈最敏感的绿光，使反射的两列光产⽣相消⼲涉，22d λ
=，要注意的是此波长为光在该种介质中的波长。

如果给定的是某
种单⾊光在真空中的波长为λ，介质的折射率为n ，则介质的最⼩厚度为4n λ。

举⼀反三
【变式】市场上有种灯具俗称“冷光灯”，⽤它照射物品时能使被照物品处产⽣的热效应⼤⼤降低，从⽽⼴泛地应⽤于博物馆、商店等处。

这种灯降低热效应的原因之⼀是在灯泡后⾯放置的反光镜玻璃表⾯上镀⼀层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表⾯反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表⽰此红外线在氟化镁中的波长，则所镀薄膜的厚度最⼩应为（）
A λ81
B λ41
C λ2
1 D λ【答案】B
类型三、光的衍射现象光的衍射图样：（1）单缝衍射图样；（2）圆孔衍射图样；（3）泊松亮斑。

注意三种衍射图样的特征和区别。

例4、如图所⽰，A 、B 两幅图是由单⾊光分别⼊射到圆孔⽽形成的图像，其中图A 是光的_________（填“⼲涉”或“衍射”）图像，由此可以判断出图A 所对应的圆孔的孔径 _________（填“⼤于”或“⼩于”）图B 所对应的圆孔的孔径。

【思路点拨】根据光的衍射图样分及发⽣衍射的条件。

【答案】衍射，⼩于。

【解析】只有障碍物或孔的尺⼨⽐光波波长⼩或跟波长相差不多时，才能发⽣明显的衍射现象。

图A 是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7⽶数量级上，所以图A 所对应的圆孔的孔径⽐图B 所对应的圆孔的孔径⼩，图B 的形成可以⽤光的直线传播来解释，故A 孔径⼩于B 孔径。

【总结升华】只要掌握了圆孔衍射图样、⼩孔成像的特点，就能快速准确完成本题。

举⼀反三
【变式1】如图所⽰的甲、⼄、丙、丁图形中，属于著名的泊松亮斑的衍射图样和单缝衍射图样的分别是（）
A. 甲、丙
B. 甲、丁
C. ⼄、丙
D. ⼄、丁
【答案】A
【解析】衍射与⼲涉图样的区别是：前者中央条纹最宽，向两边渐渐变⼩；后者明暗条纹宽度相等。

甲图是泊松亮斑的衍射图样，⼄图是圆孔衍射图样，丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝⼲涉图样。

故选A 。

【变式2】下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（）
A.甲为紫光的⼲涉图样
B.⼄为紫光的⼲涉图样
C.丙为红光的⼲涉图样
D.丁为红光的⼲涉图样
【答案】B
【解析】光通过双缝产⽣⼲涉图样，通过单缝产⽣衍射图样，选项C、D错误。

⽽⼲涉图样
为明暗相间的条纹，且条纹间距为
L
x
d
λ
=，光的波长越长，条纹间距越⼤，紫光的波长
短，因⽽紫光⼲涉图样的条纹间距⼩，选项B正确。

类型四、光的偏振及应⽤
光的偏振充分说明光是横波，只有横波才有偏振现象。

除了从光源直接发出的光以外，我们通常见到的⼤部分光都是偏振光。

例如⾃然光射到两种介质的界⾯上，调整⼊射⾓的⼤⼩，使反射光与折射光的夹⾓是90°，这时反射光和折射光都是偏振光，且偏振⽅向互相垂直。

偏振光的产⽣⽅式：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为偏振光，叫起偏器，第⼆个偏振⽚的作⽤是检验光是否为偏振光，叫检偏器。

例5、⼀段时间⼀来，“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬，奶粉的碳⽔化合物（糖）含量是⼀种重要指标，可以⽤“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从⽽测定含糖量，偏振光通过糖的⽔溶液后，偏振⽅向会相对于传播⽅向向左或向右旋转⼀个⾓度α,这⼀⾓度α称为“旋光度”, α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相⽐较，就能测量被测样品的含糖
量了。

如图所⽰，S是⾃然光源，A、B是偏振⽚，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是（）
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振⽚B转动⼀个⾓度，使得O处光的强度最⼤，偏振⽚转过的⾓度等于α
D．将偏振⽚A转动⼀个⾓度，使得O处光的强度最⼤，偏振⽚转过的⾓度等于α
【思路点拨】偏振⽚只能让特定偏振⽅向的光通过。

【答案】ACD
【解析】由题知，转动B使到达O处的光最强，则A、B的偏振⽅向必相同，若在A、B 间放⼊待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使来⾃A的偏振光经过样品后，偏振⽅向发⽣改变，则到达O处的光强度会明显减弱，若适当把A或B旋转α⾓度，还可以使偏振光恰好通过A、B后，使O处的光强度最⼤，故选ACD。

【总结升华】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为偏振光，叫起偏器，第⼆个偏振⽚的作⽤是检验光是否为偏振光，叫检偏器。

举⼀反三
【变式】如图，P是⼀偏振⽚，P的透振⽅向（⽤带箭头的实线表⽰）为竖直⽅向。

下列四种⼊射光束中哪⼏种照射P时能在P 的另⼀侧观察到透射光（）
A．太阳光B．沿竖直⽅向振动的光
C．沿⽔平⽅向振动的光D．沿与竖直⽅向成45°⾓振动的光
【答案】ABD
【解析】当光的振动⽅向与偏振光的⽅向平⾏时，透光最强；垂直时，⽆光透过；若为某⼀
⾓度时，有部分光透过。

⽽太阳光是⾃然光，沿各个⽅向的振动都存在，因此A、B、D选项正确。

类型五、“⾊光规律模型”的应⽤
在⼏何光学基础上增加两项：⼲涉、衍射。

还有光⼦能量、光电效应。

例6、如图所⽰，两束单⾊光A、B分别沿半径⽅向由空⽓射⼊半圆形玻璃砖，出射光合成⼀束复⾊光P，下列说法正确的是（）
A．A光的频率⼤于B光的频率
B．在玻璃砖中A光的传播速度⼩于B光的传播速度
C．两种单⾊光由玻璃射向空⽓时，A光的临界⾓较⼤
D．若⽤同⼀双缝⼲涉实验装置做实验，A光的⼲涉条纹
间距⼤于B光的条纹间距
【思路点拨】⾸先判断出两束光哪个相当于红光，哪个相当于紫光，再应⽤“⾊光规律模型”确定选项是否正确。

【答案】CD
【解析】由图可知，A光偏折的⼩，B光偏折的⼤，A光相当于红光，B光相当于紫光。

A 的频率⼩于B的频率，选项A错；在玻璃砖中A光的传播速度⼤于B光的传播速度，选项B错；两种单⾊光由玻璃射向空⽓时，红光的临界⾓较⼤，C对；若⽤同⼀双缝⼲涉实验装置做实验，红光的波长⼤，红光的⼲涉条纹间距⼤于紫光的条纹间距，D对。

故选CD。

【总结升华】理解、记住、灵活应⽤“⾊光规律模型”。

举⼀反三
【变式】如右图所⽰，⽔下光源S向⽔⾯A点发射⼀束光线，折射线光线分成a、b两束，则（）
A.a、b两束光相⽐较，a光的折射率较⼤
B.在⽔中a光的传播速度⽐b光传播速度⼩
C.若保持光源位置不变，将⼊射光线顺时针旋转，则从⽔⾯上⽅观察，b光先消失
D.采⽤同⼀双缝⼲涉实验装置，分别以a、b光做光源，a光的⼲涉条纹间距⼩于b光
的⼲涉条纹间距
【答案】C
【解析】由图可知，a光偏折的⼩，b光偏折的⼤，a光相当于红光，b光相当于紫光。

a光的折射率较⼩，A错；在⽔中a光的传播速度⽐b光传播速度⼤，B错；若保持光源位置不
变，将⼊射光线顺时针旋转，即⼊射⾓增⼤，紫光的临界⾓⼩，先发⽣全发射，所以b 光先消失，C 对；采⽤同⼀双缝⼲涉实验装置，分别以a 、b 光做光源，a 光的⼲涉条纹间距⼤于b 光的⼲涉条纹间距，D 错。

故选C 。

类型六、实验：⽤双缝⼲涉测量光的波长
例7、（1）在《⽤双缝⼲涉测光的波长》实验中，将双缝⼲涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选⽤缝间距
d=0.2mm 的双缝屏。

从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm 。

然后，接通电源使光源正常⼯作。

①已知测量头主尺的最⼩刻度是毫⽶，副尺上有50分度。

某同学调整⼿轮后，从测量头的⽬镜看去，第1次映⼊眼帘的⼲涉条纹如图2（a ）所⽰，图2（a ）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b ）中游标尺上的读数x 1=1.16mm ；接着再转动⼿轮，映⼊眼帘的⼲涉条纹如图3（a ）所⽰，此时图3（b ）中游标尺上的读数x 2=；
②利⽤上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离x =mm ；这种⾊光的波长λ=nm 。

【思路点拨】根据主尺读毫⽶数，副尺上有50分度，精度为0.02毫⽶，读出两次测量数据。

正确确定暗纹的条数（两次数值要减去1），再根据L x d
λ?=，计算光的波长。

【答案】①15.02 ② 2.31；6.6×102
【解析】由游标卡尺的读数规则可知x 2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm ；
图2（a ）中暗纹与图3（a ）中暗纹间的间隔为6个，故2115.02 1.16 2.3166
x x x mm --?=
==；由L x d λ?=可知720.2 2.31 6.610 6.610700d x m nm L λ--??===?=? 【总结升华】“⽤双缝⼲涉测光的波长”实验中，⼀是要正确应⽤L x d
λ?=，⼆是要正确读数，三是要正确确定暗（明）条纹的数⽬，四是要注意单位。

举⼀反三
【变式1】如图所⽰，在“⽤双缝⼲涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______、③______、
④______、⑤遮光筒、⑥光屏。

对于某种单⾊光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取____________或
_____________的⽅法。

【答案】②滤光⽚③单缝④双缝减⼩双缝间距离，增⼤双缝到屏的距离。

【解析】根据条纹间距L x d
λ?=可知欲加⼤条纹间距，需减⼩双缝间距，加⼤双缝屏到光屏的距离。

【变式2】现有⽑玻璃屏A 、双缝B 、⽩光光源C 、单缝D 和透红光的滤光⽚E 等光学元件，要把它们放在如图1所⽰的光具座上组装成双缝⼲涉装置，⽤以测量红光的波长。

（1）将⽩光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左⾄右，表⽰各光学元件的字母排列顺序应为C 、
_________、A 。

（2）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源⾼度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中⼼位于遮光筒的轴线上；③⽤⽶尺测量双缝到屏的距离；
④⽤测量头（其读数⽅法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。

在操作步骤②时还应注意___________________和___________________。

（3）将测量头的分划板中⼼刻线与某条亮纹中⼼对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时⼿轮上的⽰数如图2所⽰。

然后同⽅向转动测量头，使分划板中⼼刻线与第6条亮纹中⼼对齐，记下此时图3中⼿轮上的⽰数__________mm ，求得相邻亮纹的间距x 为 __________mm 。

（4）已知双缝间距d 为42.010-?m ，测得双缝到屏的距离L 为0.700m ，由计算式
λ=________，求得所测红光波长为__________nm 。

【答案】（1）E 、D 、B 。

（2）
【解析】（1）双缝⼲涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光⽚、单缝、双缝、屏，因此应填：E 、D 、B 。

（2）单缝与双缝的间距为5cm ～10cm ，使单缝与双缝相互平⾏。

（3）甲图的读数为2.320mm ，⼄图的读数为13.870mm ，
13.870 2.320 2.31061
x mm mm -?==-
（4）由L x d
λ?= 可得所测红光波长为720.2 2.31 6.610 6.610700d x m nm L λ--??=
==?=?。