光的干涉、衍射、偏振-高考物理二轮复习专题讲义

光的干涉、衍射、偏振

一、光的干涉

干涉的条件：两列相干光源。

1、双缝干涉：由同一光源发出的光经过两个细缝后形成两列光波叠加时会产生干涉。 当这两列光波到达某点的路程差δ

该处的光相加强，出现亮条纹；

当这两列光波到达某点的路程差δ等于光的半波长的

奇数倍时，该处的光相减弱，出现暗条纹； 相邻两条干涉条纹的间距λd L

x =∆

2、薄膜干涉:

由薄膜前后表面反射的的两列光波叠加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈现的彩色花纹。 劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹。

增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的1/4。

3

．杨氏双缝干涉的定量分析

如图所示，缝屏间距L 远大于双缝间距d ，O 点与双缝S 1和S 2等间距，则当双缝中发出光同时射到O 点附近的P 点时，两束光波的路程差为δ=r 2－r 1. 由几何关系得2

2212

)d x (L r -

+=， 22222

)d x (L r +

+=. 考虑到L >>d 和 L >>x ，可得 L

dx =

δ. 若光波长为λ，

则当λδk ±= （k =0，1，2，…）时，两束光叠加干涉加强； 当 2

12λ

δ)

k (-±= (k =1，2，3，…)时，两束光叠加干涉减弱，据此不难推算出

（1）明纹坐标 λd

L

k

x ±=（k =0，1，2，…） （2）暗纹坐标 212λ

⋅-±=d L )k (x （k =1，2，…）

（3）条纹间距 λd

L

x =∆.

上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。

P 1 P P 2 d S S P

二、光的衍射

①光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物后面的现象。

②产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸能和波长相比或比波长小。 光的干涉和光的衍射说明光是一种波。

三、光的偏振

光的偏振说明光是横波。

12、（12分）（选修3–4）

（1）光的干涉和衍射说明了光具有_ _ 性，露珠呈现彩色属于光的_ _现象，利用双缝干涉测光的波长原理表达式为_ _；全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的_ _性； 海豚定位利用了自身发射的_ _波，雷达定位利用了自身发射的_ _波．

答：波动； 折射； x l

d

∆=

λ ；相干； 超声； 无线电（电磁）

；（每空1分） 13．下面是四种与光有关的事实

①用光导纤维传播信号； ②用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度； ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带； ④水面上的油膜呈现彩色。 其中，与光的干涉有关的是：( B )

A ．①④

B ．②④

C ．①③

D ．②③

11． 用a 、b 两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干涉图样，其中甲图是a 光照射时形成的，乙图是b 光照射时形成的。则关于a 、b 两束单色光，下列述叙正确的是 ( C )

A ．在真空中，a 的波长小于b 的波长

B ．在真空中，a 的速度大于b 的速度

C ．a 光的频率小于b 光的频率

D ．若光从水射向空气，a 光的临界角小于b 光的临界角

15．下列说法正确的是 ( D )

A ．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果

B ．用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用

C ．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象

D ．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰 16．（4分，单选题）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图（a ）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b ）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈，将金属丝圈在其所在的平面内缓慢旋转，观察到的现象是（ D ）

a b

（A ）当金属丝圈旋转30︒时，干涉条纹同方向旋转30︒ （B ）当金属丝圈旋转45︒时，干涉条纹同方向旋转90︒ （C ）当金属丝圈旋转60︒时，干涉条纹同方向旋转30︒ （D ）干涉条纹保持原来状态不变

解析：金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D 对。

15．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S 为单缝，S 1、S 2为双缝，P 为光屏。用绿光从左边照射单缝S 时，可在光屏P 上观察到干涉条纹。下列说法正确的是 （ B ）

A ．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小

B ．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大

C ．将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小

D ．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大

5．下面说法中不正确．．．

的是 ( A ) A ．光从真空射入不同介质，当入射角一定时，折射角大的，该介质的折射率大 B ．用红光照金属时能发生光电效应，则用紫光照时一定能发生 C ．一单色光从空气射入玻璃中其频率不变，波长变短

D ．用单色光做双缝干涉实验，若装置不变，则红光条纹间距大于蓝光条纹间距 解：由n=sini/sinr 得当i 一定，r 增大时，n 减小，A 错，由光电效应产生条件可知

B 正确。由n =c /v 和λ=v/f 可知光从空气进入玻璃时，频率不变，波长变短，

C 正确。由于红光的波长大于蓝光的波长，由λd

L

x =

∆可得红光的条纹间距大于蓝光的条纹间距，D 正确。

16．下列有关光现象的说法正确的是 （ A ）

A ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大

B ．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射

C ．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射

D ．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 【解析】根据干涉条纹的间距的公式λd

L

x =

∆可知，由于紫光的波长比红光的波长短，所以改为红光后条纹间距一定增大，A 正确；紫光的临界角比红光的临界角小，所以紫光发生全反射后红光不一定发生全反射，B 错误；由于紫光的频率大于红光的频率，所以紫光的能量比红光的能量大，紫光发生光电效应红光不一定发生光电效应，C 错误，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振镜是为了防止玻璃的反光，所以D 错误。 13．（1）（6分）（供选修3-4考生作答）一复色光中只含有 a 、 b 两种单色光，在真空中a 光的波长大于b 光的波长．

①在真空中，a 光的速度 ▲ （选填

“大于”、“等于”或“小于”）b 光的速度． ②若用此复色光通过玻璃半球且经球心O

射向空气时，下列四个光路图中可能符合实际情况的是 ▲ ．

③用该复色光做双缝干涉实验，

得到如图所

D A B

P

1S 2右

左