光的波动性

复习三----光的波动性

干涉纹。

（2）意义：光的干涉现象充分证实了光具有波动的特性。

（3）相干条件：频率相同；相差恒定。

（4）双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后获得的两列相干光波叠加而形成的干涉现象。若从双缝射出的是频率相同，相差为零的光波，则屏上到达双缝的路程差等于光的半波长的偶（奇）数倍处，将出现明（暗）纹。若双缝间距为d，双缝屏到光屏的距离为L，入射光波长为λ，则相邻明（暗）纹间距为

L

△x=

d

上述关系式给出了一种“测量光波长”的方法。

（5）薄膜干涉：由透明膜的前、后表面反射的相干光波叠加而形成的干涉现象。利用薄膜干涉可以检验工件平面是否平整，还可以作为光学镜头上的增透膜。

2．光的衍射现象

（1）现象：光绕过障碍物的现象。

（2）意义：光的衍射现象进一步表明光是波。

（3）条件：从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象，其条件是阻碍物（或孔）的尺寸与光波可比（接近光波长或小于光波长）。

（4）单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“有明有暗，明暗相间”的衍射条纹，与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮。

（5）泊松亮斑：光照射到不透光的小圆板上时，在圆板阴影中心处出现的衍射亮斑。

3．光的偏振现象

（1）自然光与偏振光：沿着各个方向振动的强度均相同的光称自然光；只沿某一特定方向振动的光称偏振光。

（2）偏振现象：自然光经过某一偏振片（起偏器）A后即变为偏振光；若再使光经过

另一偏振片（检偏器）B并逐渐转动偏振片B使A与B的偏振化方向相互垂直，则光就完全不能透过偏振片B。这样的现象叫做光的偏振现象。

（3）意义：光的偏振现象充分表明光波是横波。因为偏振现象是横波所特有的现象。

4．光的电磁说理论

（1）光的电磁说理论光的干涉现象和衍射现象充分说明光是一种波，而建立在一定理论研究（麦克斯韦理论）和实验事实基础（光速与电磁波速的比较，光的偏振等）上的光的电磁说更进一步指出：光是一种电磁波。

（2）电磁波谱光与其它电磁波一起按波长从大到小排列起来，构成所谓电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。

（3）各波段电磁波的比较（见表16—1）

三、典型例题分析

例1．用包括红、绿、紫三种色光的复色光做光的双缝干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是（）

A．红色条纹；B．绿色条纹；

C．紫色条纹；D．三种条纹中心条纹的距离相等

分析：不同色光波长不同，红光波长最长，紫光波长最短；双缝干涉中条纹间距与光波长成正比。

解：双缝干涉现象中将在光屏上产生明、暗相间的干涉条纹，条纹间距与光波长成正比，中心处应该是三种单色光的干涉中央明纹叠加，形成的复色光条纹，考虑到紫光波长最短，紫光的干涉条纹间距最小，所以，靠中心条纹最近的应该是紫色条纹。比例应选C。

例2．用红光做光的双缝干涉实验，光屏上出现明、暗相间直间距均匀的红色的干涉条纹，今用不透光的障碍物堵起一条缝，则屏上（）

A．一片黑暗；B．一片红色；

C．仍然是红色的干涉条纹，只是亮相减弱；

D．仍然是明、暗相间的红色条纹，但条纹间距不相同。

分析：红色透过双缝将发生双缝干涉现象；堵起一条缝后红光只能透过单缝而发生单缝衍射现象。注意到双缝干涉的条纹间距与单缝衍射的条纹间距是不同的。

解：堵起一条缝后红光只能透过单缝而射到屏上发生单缝衍射现象，也应将在屏上产生明、暗相间的红色条纹，只是单缝衍射所产生的衍射条纹间距不均匀，由此知：此例应选D。

例3．试分析下列光现象各属于哪种：夏天的树荫下出现了很多小的图形亮斑，这是______________；雨后路面上油膜呈现出彩色，这是_____________；在阳光照射下有时玻璃片的边缘呈现出彩色，这是_____________.

分析：比例要求了解各种光现象的形成原因及基本特征。

解：夏天树荫下出现小的图形亮斑是光的小孔成像现象，这些图形斑实际上是太阳经茂

密的枝叶间的小孔所形成的像；雨后路面上油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象，由于阳光是复色光，不同色光波长不同，将会在油膜的不同厚度、处经前，后表面反射叠加加强，这才使得复色光经油膜的薄膜干涉后呈现出彩色；阳光照射下玻璃片边缘呈现出彩色是光的色散现象，不同色光经玻璃片边缘两次折射后偏折的程度有所不同，这就是因色散而呈现出彩色的原因所在。

例4．和红外线相比，x射线的频率比较__________；在水中传播的速度比较__________；水对其折射率比较________；从水中射向空气时发生全反射现象的临界角比较________；绕过障碍物的本领比较___________；穿透能力比较__________。

分析：要求熟悉电磁波谱，同时要了解频率，波速、折射率、波长、穿透能力等因素间的关系。

解：从电磁波谱的排列中可知，x射线的频率的红外线要高。而频率越高，在介质中传播速度越慢，介质对其的折射率越高，在介质中射向空气时发生全反射现象的临界角越小，波长越短而导致绕过障碍物的本领越多，能量越多而导致穿透能力越强。由此知：此例应依次填充：高、慢、大、小、弱、强。

单元检测

一、选择题（每题4分，共60分）

1．红光和紫光的波长分别为λ1和λ2，在真空中传播速度分别为υ1和υ2，在水中传播速度为u 1和u 2，当用同样的双缝装置分别用红光和紫光做双缝干涉实验所产生的条纹间距为△x 1和△x 2，则（ ）

A ．λ1＜λ 2

B ．υ1＞υ2

C ．u 1＞u 2

D ．△x 1＜△x 2

2．在杨氏干涉实验中，用一束折光照射小孔，在其后的双孔处用紫色玻璃挡住一孔，用红色玻璃挡住另一孔，则在屏上（ ）

A ．出现红紫相同的干涉条纹；

B ．红色干涉条纹；

C ．紫色干涉条纹；

D ．无干涉条纹。

3．一整在玻璃中波长为40000A 的单色光，由玻璃射向真空界面，当入射角i =sin —1（5

.11） 时就无法进入真空，则此单色光在真空中的波长和频率为：（ ）

A ．60000A ，7.5×1014Hz

B ．60000A ，5×1014Hz

C ．40000A ，7.5×1014Hz

D ．40000

A ，5×1014Hz

4．关于光的传播，下列说法中哪些是正确的？（ ）

A ．各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同；

B ．各种色光在真空中频率不同，同一色光在不同介质中频率相同；

C ．同一色光在各种介质中折射率不同，不同色光在同一介质中折射率相同；

D ．各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比任何价质中的波长都长。

5．关于无线电波，下列说法哪些是正确的？（ ）

A ．电磁波中最容易表现干涉、衍射现象的是无线电波；

B ．红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发以后产生的；

C ．γ射线是原子内层电子受激发而产生的；

D ．红外线的波长比红光的波长长，它的显著效应是热效应。

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A B C D 7．图3—1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 的下表面