物理光学(高二选修)

【A】 】
光的电磁说 阅读思考
1.按频率有低到高电磁波谱的排列顺序是 按频率有低到高电磁波谱的排列顺序是 什么? 什么 2.红外线、紫外线、伦琴射线的特性及主 红外线、紫外线、 红外线 要作用是什么? 要作用是什么 3.不同的电磁波产生的机理分别是什么？ 不同的电磁波产生的机理分别是什么？ 不同的电磁波产生的机理分别是什么
机理、 机理、特性及主要作用
电磁 无线电 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线 波谱 波 振荡电 产生 路中自 原子外层电子受激辐射 机理 由电子 的运动 波动性 特性 热效应 视觉 强 无线电 加热 应用 技术 遥感 照明 摄影 原子内 层电子 受激辐 射 γ射线 原子核 受激辐 射
化学作 贯穿作 贯穿本 用强 用 领最强 荧光技 术、杀 菌消毒 检查探 测、医 用透视 工业探 伤、医 用治疗
巩固3 巩固
下列关于紫外线的几种说法中,正确的 下列关于紫外线的几种说法中 正确的 是 【C】 】 A.紫外线是一种紫色的可见光 紫外线是一种紫色的可见光 B.紫外线的频率比红外线的频率低 紫外线的频率比红外线的频率低 C.紫外线可使钞票上的荧光物质发光 紫外线可使钞票上的荧光物质发光 D.利用紫外线可以进行电视机等电器的 利用紫外线可以进行电视机等电器的 遥控
条纹间距____ 条纹间距 增大
各种色光在真空中的波长和频率
光的颜色是由波长(频率 决定的 光的颜色是由波长 频率)决定的 频率 决定的. 波长减小,频率增大 红→紫:波长减小 频率增大 紫 波长减小 频率增大.
巩固1 巩固
在双缝干涉实验中,以白光为光源 在屏幕 在双缝干涉实验中 以白光为光源,在屏幕 以白光为光源 上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的 上观察到了彩色干涉条纹 若在双缝中的 一缝前放一红色滤光片， 一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一 绿色滤光片,这时 绿色滤光片 这时 A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹 只有红色和绿色的双缝干涉条纹 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其它 红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 颜色的双缝干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 但 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 屏上仍有光亮 【C】 】 D.屏上无任何光亮 屏上无任何光亮
【BD】 】
练习5（07上海）．光通过各种不同的障碍 练习 物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射 条纹的图样与障碍物的形状相对应，这 一现象说明（ ） （A）光是电磁波。 （B）光具有波 动性。 （C）光可以携带信息。 （D）光具有波 粒二象性。
【BC】 】
练习6．我们经常可以看到，在路边施工处 练习 总挂着红色的电灯，这除了红色光容易 引起人的视觉注意以外，还有一个重要 的原因，这一原因是红色光（ ） A．比其他色光更容易发生衍射 B．比其他色光的光子能量大 C．比其他色光更容易发生干涉 D．比其他色光更容易发生光电效应
S1 S2
亮
相干光源
S1 S1 S2
暗 SS1=SS2 亮 S1、S2相干光源 相干光源: 1.频率相同 频率相同 暗 2.振动方向相同 振动方向相同 3.相差恒定 相差恒定 亮
演示:双缝干涉 演示 双缝干涉
光的干涉产生的原因 r1 S1 r2 S S2
P1
P
P. 亮纹 亮纹: ∆r=r2-r1=nλ (n=0,1,2…) λ
【C】 】
光的衍射
水波的传播
S
水波的衍射
S1
光的直线传播
S
光的衍射
S
光的衍射
光离开直线传播路径绕 到障碍物阴影里去的现象。 到障碍物阴影里去的现象。 衍射时产生的明暗条纹叫衍 射图样。 射图样。
光的衍射条件
障碍物或孔的尺寸小于 波长或者和波长差不多。 波长或者和波长差不多。
单缝衍射条纹
练习3 练习 下列现象各属于光的什么现 象？ 色散 A、雨后的彩虹。 、雨后的彩虹。 干涉 B、阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹。 、阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹。 C、树叶上的露珠在阳光照射下呈现 、 彩色的条纹。 彩色的条纹。 干涉 D、光照射到圆屏后在其阴影中出现 、 亮点。 亮点。 衍射
练习4．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其 粗细，如图所示，观察激光束经过细丝时在光 屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 （ ） A．这主要是光的干涉现象 B．这主要是光的衍射现象 C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
巩固2 巩固 如图， 如图，SS1=SS2，S1O=S2O，用 ， ， 白光作双缝干涉实验， 白光作双缝干涉实验，屏上得 到的干涉条纹是 A.黑白的，O是亮纹 黑白的， 是亮纹 黑白的 S1 B.黑白的，O是暗纹 黑白的， 是暗纹 黑白的 S C.彩色的，O是亮纹 彩色的， 是亮纹 彩色的 S2 D.彩色的，O是暗纹 彩色的， 是暗纹 彩色的
（a）
（b）
【D】 】
巩固4 .2003年全世界物理学家评选出“十大最 美物理实验”，排名第一的为1961年物理学 家利用“托马斯·杨双缝干涉实验”装置进行 电子干涉的实验．从辐射源射出的电子束经 两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现 干涉条纹，该实验说明（ ） A.光具有波动性 B.光具有波、粒二象性 C.微观粒子也具有波动性 D.微观粒子也是一种电磁波
薄膜干涉 薄膜两表面的反射光的叠加
薄膜干涉 薄膜两表面的反射光的叠加
d1 d2
明 暗
薄膜干涉
明 暗
薄膜干涉的应用—— 薄膜干涉的应用 等倾法检查平整度
标准面 b a b 被测面 a 空气薄膜
【C】 】 图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板 的上表面是否平的装置.所用单色光是用 的上表面是否平的装置 所用单色光是用 普通光源加滤光片产生的.检查中所观察 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? 的光线叠加而成的 A. a的上表面和 的下表面 的上表面和b的下表面 的上表面和 B. a的上表面和 的上表面 的上表面和b的上表面 的上表面和 C. a的下表面和 的上表面 a 的下表面和b的上表面 的下表面和 D. a的下表面和 的下表面 b 的下表面和b的下表面 的下表面和
巩固1 巩固
巩固2 劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装 巩固 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装 置如图1所示 所示.将一块平板玻璃放置在另 置如图 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， 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， 气薄膜 当光垂直入 射后，从上往下看到 的干涉条纹如图2所示 现若在图1装置中 所示. 的干涉条纹如图 所示 现若在图 装置中 抽去一张纸片， 抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的 劈形空气薄膜后， 劈形空气薄膜后，从 上往下观察到的干涉条纹 A．变疏 B．变密 【A】 ． ． 】 C．不变 D．消失 ． ．
射线管的结构示意图,E为灯 巩固4 图为X射线管的结构示意图 巩固 图为 射线管的结构示意图 为灯 丝电源，要使射线管发出X射线 须在K 射线， 丝电源，要使射线管发出 射线，须在 A两电极间加上几万伏的直流高压， 两电极间加上几万伏的直流高压， 两电极间加上几万伏的直流高压 A. 电源正极应接在 点,X射线从 极发出 电源正极应接在P点 射线从 射线从K极发出 B. 电源正极应接在 点,X射线从 极发出 电源正极应接在P点 射线从 射线从A极发出 C. 电源正极应接在 点,X射线从 极发出 电源正极应接在Q点 射线从 射线从K极发出 D. 电源正极应接在 点,X射线从 极发出 电源正极应接在Q点 射线从 射线从A极发出 【D】 】
光究竟是什么？ 光究竟是什么？
1、17世纪前，牛顿的光的微粒说 光的微粒说： 光的微粒说 光粒子进入人的眼睛引起人的视觉. 2、1678年，惠更斯从光和声现象的 某些相似性出发，提出了光的波动学 光的波动学 说。
光的干涉
水波的干涉 1.什么是波的 什么是波的 干涉？ 干涉？ 2. 波的干涉条 件是什么？ 件是什么？ 相干波源 f1 = f2
P1 S1 S S2 Q.暗纹 暗纹: 暗纹 ∆r=r2-r1=(2n-1)λ/2 (n=1,2…) λ r1 r2 Q1 P
双缝干涉的条纹间距
条纹间距： 条纹间距： ∆X=L λ / d
测∆X、L、 d→λ 、 、 λ
双缝干涉的条纹间距 1.增大双缝间的距离， 增大双缝间的距离， S1 条纹间距____ 条纹间距 减小 S d 2.增大像屏到双缝的距离， 增大像屏到双缝的距离， 增大像屏到双缝的距离 S2 增大 条纹间距____ 条纹间距 3. 增大光的波长， 增大光的波长， L
O
【C】 】
白光的干涉图样
巩固4 巩固 利用图中装置研究双缝干涉现象 有下面几种说法,其中正确的是 时，有下面几种说法 其中正确的是 ： 【AB A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 将屏移近双缝， 将屏移近双缝 D】 】 B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉 将滤光片由蓝色的换成红色的， 将滤光片由蓝色的换成红色的 条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干 将单缝向双缝移动一小段距离后， 将单缝向双缝移动一小段距离后 涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干 换一个两缝之间距离较大的双缝， 换一个两缝之间距离较大的双缝 涉条纹间距变窄 E.去掉滤光片后， 去掉滤光片后， 去掉滤光片后 测量光的波长:条纹间距 测量光的波长 条纹间距 ∆x =lλ/d 干涉现象消失
巩固2 巩固
气象卫星向地面发送的云图,是由卫 气象卫星向地面发送的云图 是由卫 星上的红外线感应器接收云层发出 的红外线而形成的图象,云图上的黑 的红外线而形成的图象 云图上的黑 白程度由云层的温度高低决定,这是 白程度由云层的温度高低决定 这是 利用了红外线的 【C】 】 A.不可见性 不可见性 B.穿透性 穿透性 C.热效应 热效应 D.化学效应 化学效应
红外线的主要作用
热辐射和红外遥感
紫外线的主要作用
化学作用和荧光效应
X射线和γ射线 射线和γ 射线和
具有很高的能量,穿透本领强 具有很高的能量 穿透本领强. 穿透本领强
电磁波谱
左→右:频率ν↑,波长λ↓ 右 频率 波长
产生的机理
1.无线电波−振荡电路中自由电子周期 无线电波− 无线电波 性运动 2.红外线、可见光、紫外线−原子的外 红外线、 红外线 可见光、紫外线− 层电子受到激发后产生的 3.伦琴射线−原子内层电子受到激发后 伦琴射线− 伦琴射线 产生的 4.γ射线−原子核受到激发后产生的 γ射线−
用单色光照射双缝， 练习1 用单色光照射双缝，在像屏 练习 上观察到明暗相间的干涉条纹， 上观察到明暗相间的干涉条纹，现 用遮光板将其中的一个缝挡住， 用遮光板将其中的一个缝挡住，则 像屏上观察到 A、宽度均匀的明暗相间的条纹。 、宽度均匀的明暗相间的条纹。 B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。 、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。 C、一条亮纹。 、一条亮纹。 D、一片亮光。 、一片亮光。 【B】 】
Leabharlann Baidu
巩固3．（单选题）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象， 巩固 ．（单选题）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象， ．（单选题 ），图 ） 图（a）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的 ）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐）， 附着一层肥皂液薄膜的金属线圈， 附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的平面内 缓慢旋转，观察到的现象是（ 缓慢旋转，观察到的现象是（ ） 干涉条纹同方向旋转30° （A）当金属线圈旋转 °时，干涉条纹同方向旋转 ° ）当金属线圈旋转30° 干涉条纹同方向旋转90° （B）当金属线圈旋转 °时，干涉条纹同方向旋转 ° ）当金属线圈旋转45° 干涉条纹同方向旋转30° （C）当金属线圈旋转 °时，干涉条纹同方向旋转 ° ）当金属线圈旋转60° （D）干涉条纹保持不变 ）
中央条纹亮而宽， 中央条纹亮而宽， 两侧条纹较暗较窄
单缝衍射条纹
波长越大， 波长越大，衍射越明显
白光的单缝衍射条纹
光直线传播形成的影
圆屏衍射
S
泊松亮斑
圆孔衍射
S
圆孔衍射
比较:双缝干涉与单缝衍射图样 比较 双缝干涉与单缝衍射图样
比较:圆孔衍射与泊松亮斑（圆屏衍射） 比较 圆孔衍射与泊松亮斑（圆屏衍射） 圆孔衍射与泊松亮斑