光的干涉衍射和偏振(含答案)

第4课时光的干涉衍射和偏振

【导学目标】1•掌握光的干涉现象产生的条件，特别是双缝干涉中出现明暗条纹的条件及判断

方法2掌握光产生明显衍射的条件，以及衍射与干涉现象的区别 3掌握光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用.

一、光的干涉

［基础导引］

1 •在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S i、S2的路程差为7.5× 10「7 m,如果用频率

6.0× 1014 HZ的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹.

2∙描绘地势高低可以用等高线，描绘静电场可以用等势线，薄膜干涉条纹实际上是等厚线，同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的•利用光的干涉检查平整度时，观察到了干涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的走向，因而不难判断被检测平面的凹下或凸出的位置•为什么薄膜干涉条纹是等厚线？

［知识梳理］

1∙双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 ____________ 的相干光波.屏上某点到双缝的路程差是__________________ 时出现亮条纹；路程差是半波长的____________ 时出现暗条纹•相邻的明条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与波长入双缝间距d及屏到双缝的距离I之间的关系为_________________ •

2 •薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）____________ 反射的光相遇而形成的•图样中同一

条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度_________ •

特别提醒 1•只有相干光才能形成稳定的干涉图样.

2•单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹.

二、光的衍射

［基础导引］

太阳光照着一块遮光板，遮光板上有一个较大的三角形孔•太阳光透过这个孔，在光屏上形成一个三角形光斑•请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理.

［知识梳理］

1 •光__________________________________ 的现象叫光的衍射.

2・发生明显衍射的条件：只有在障碍物的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象.

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）•

特别提醒 1•光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同.

2•区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分.

三、光的偏振

［基础导引］

市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片.偏振片与普通的有色玻璃片相比有什么优点？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？利用偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检测？

［知识梳理］

1偏振：光波只沿 _______________ 的方向振动，称为光的偏振.

2. 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿____________

振动的光，而且沿各个方向振动的光波的____________ 都相同，这种光叫做自然光.

3. _________________ 偏振光：在于传播方向的平面

上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光.光的偏振证明光是________ •自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.

特别提醒 1.自然光通过偏振片后，就变成了偏振光.

2 .平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光

考点一光的干涉

【考点解读】

1. 明暗条纹的判断方法

(1) 单色光

a.如图1所示，光源S i、S2发出的光到屏上 P点的路程差巾一rι= k λk= 0,1,2,)时，光屏上

出现明条纹.

b .光的路程差匕一rι= (2k+ 1)λ(k= 0,1,2,)时，光屏上出现暗条纹.

(2) 白光：光屏上出现彩色条纹.

(3) 中央条纹为明条纹.

2. 双缝干涉是等间距的，相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况

下).利用双缝干涉实验可测量光波的波长.

3. 薄膜干涉

(1) 如图2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.

(2) 光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA'和后表面BB '分

别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.

(3) 原理分析

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图2

①单色光

a.在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍.

Δ

r = nλ

n= 1,2,3,),薄膜上出现明条纹.

b .在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δ等于半波长的奇数倍. Δ = (2n + 1)λ(n =

0,1,2,3,),薄膜上出现暗条纹.

②白光：薄膜上出现水平彩色条纹.

4•薄膜干涉的应用

干涉法检查平面如图 3所示，两板之间形成一楔形空气膜, 用单色

光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行

且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生

弯曲.

【典例剖析】

例1如图4所示，在双缝干涉实验中，S I和S2为双缝，P是光屏

的一点，已知P点与S i、S2距离之差为2.1 × 10「6 m,分别用A、两种

单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条

纹？

(1) 已知A光在折射率为n= 1.5的介质中波长为4× 10「7 m；

(2) 已知B光在某种介质中波长为 3.15 × 10「7 m ,当B光从这种介

质射向空气时，临界角为37°

(3) 若让A光照射S1, B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.

跟踪训练1如图5所示，在双缝干涉实验中，已知SS I= SS2,且

S2到光屏上P点的路程差Δr = 1.5 × 10「6 m.

(1) 当S为λ= 0.6卩的单色光源时，在 P点处将形成________ 条纹.

(2) 当S为λ= 0.5卩的单色光源时，在P点处将形成________ 条纹.(均

选填“明”或“暗”)

例2用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m 处的光屏上，测得 5条亮纹间的距离为 7.5 mm.求这种单色光的波长. 探究所得掌握条纹间距公式Δ

X

=d λ

跟踪训练2薄膜干涉在科学技术上有很大应用•如图6甲是干涉法检查平面示意图，图乙是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是______ .(选填“上凸”或“下凹”)

Φ乙

图6

考点二衍射与干涉的比较【考点解读】

1. 衍射与干涉的比较

图5