第十四章第三节 光的波动性 激光
第十四章 第2讲 光的干涉、衍射和偏振-2025届高中物理
第十四章光学第2讲光的干涉、衍射和偏振课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用.知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长.2.通过实验，了解激光的特性.能举例说明激光技术在生产生活中的应用.光的干涉现象2023：山东T5，北京T2，上海T15，浙江6月T15，浙江1月T15，辽宁T8；2022：山东T10，浙江6月T4；2021：山东T7，湖北T5，江苏T6，浙江6月T16；2020：北京T1 1.物理观念：理解光的干涉、衍射和偏振现象；进一步增强物质观念，认识光的物质性和波动性.2.科学思维：通过光的干涉、衍射等论证光具有波动性，增强证据意识及科学论证能力.3.科学探究：通过实验，观察光的干涉、衍射和偏振等现象，了解激光的性质，认识波动性.4.科学态度与责任：光的干涉、衍射、偏振和激光在生产生活中的应用.光的衍射和偏振现象2023：天津T4；2020：上海T9；2019：北京T14，江苏T13B （2），上海T4命题分析预测高考主要考查光的干涉、衍射与偏振现象的理解和应用.题型多为选择题，难度较小.预计2025年高考可能会联系生产生活实际，考查光的干涉、衍射和偏振等现象的理解与结论的应用.考点1光的干涉现象1.光的干涉（1）定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现[1]亮条纹，某些区域相互减弱，出现[2]暗条纹，且加强区域和减弱区域相互[3]间隔的现象.（2）条件：两束光的频率[4]相同、相位差[5]恒定.2.双缝干涉（1）双缝干涉图样的特点：单色光照射时，形成明暗相间的[6]等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为[7]白色亮条纹，其余为[8]彩色条纹.（2）条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到[9]屏的距离，d是[10]双缝间的距离，λ是入射光的[11]波长.3.薄膜干涉（1）利用薄膜（如肥皂液薄膜）[12]前后表面反射的光叠加而形成的.图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度[13]相同.（2）形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA'和后表面BB'分别反射回来，形成两列频率[14]相同的光波，并且叠加.（3）明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的[15]2倍，光在薄膜中的波长为λ.在P1、P2处，Δr＝nλ（n＝1，2，3，…），薄膜上出现[16]明条纹.在Q处，Δr＝（2n＋1）2（n＝0，1，2，3，…），薄膜上出现[17]暗条纹.（4）应用：增透膜、检查平面的平整度.判断下列说法的正误.（1）光的颜色由光的频率决定.（√）（2）频率不同的两列光波不能发生干涉.（√）（3）在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光.（✕）（4）在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同.（√）（5）薄膜干涉中，观察干涉条纹时，眼睛与光源在膜的同一侧.（√）命题点1光的干涉的理解和明暗条纹的判断1.[2024安徽芜湖模拟]如图，利用平面镜也可以实现杨氏双缝干涉实验的结果，下列说法正确的是（C）A.光屏上的条纹关于平面镜M上下对称B.相邻亮条纹的间距为Δx＝＋λC.若将平面镜向右移动一些，相邻亮条纹间距不变D.若将平面镜向右移动一些，亮条纹数量保持不变解析根据双缝干涉原理，单色光源和单色光源在平面镜中的像相当于双缝，在光屏上的条纹与平面镜平行，由于明暗条纹是由光源的光和平面镜的反射光叠加而成，在平面镜所在平面的上方，并非关于平面镜M上下对称，故A错误；根据双缝干涉的相邻亮条纹之间的距离公式Δx＝L/dλ，类比双缝干涉实验，其中d＝2a，L＝b＋c，所以相邻两条亮条纹之间的距离为Δx＝b＋c/2aλ，故B错误；若将平面镜向右移动一些，不影响光源的像的位置和L的大小，相邻亮条纹间距不变，故C正确；若将平面镜向右移动一些，射到平面镜边缘的两条光线射到屏上的位置向下移动，宽度减小，而条纹间距不变，亮条纹数量减少，故D 错误.易错提醒研究干涉现象时的三点注意1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样，光的干涉是有条件的.2.单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹.3.双缝干涉条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长.命题点2薄膜干涉2.[2023山东]如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图.G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层.用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹.已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（A）A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动解析由于C的膨胀系数小于G的膨胀系数，所以当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动，A正确，BCD错误.考点2光的衍射和偏振现象1.光的衍射（1）定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射.（2）产生明显衍射的条件：只有当障碍物或孔的尺寸[18]接近光的波长或比光的波长还要小时能产生明显的衍射.对同样的障碍物，波长越[19]长的光，衍射现象越明显；相对某种波长的光，障碍物越[20]小，衍射现象越明显.任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的区别.2.光的偏振（1）自然光：包含着在垂直于传播方向上沿[21]一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都[22]相同.（2）偏振光：在[23]垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个[24]特定的方向振动的光.（3）偏振光的形成：①让自然光通过[25]偏振片形成偏振光.②让自然光在两种介质的界面发生反射和[26]折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.（4）偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等.（5）光的偏振现象说明光是一种[27]横波.我们经常看到交通信号灯、安全指示灯、雾灯、施工警示灯等都是红色的信号灯，这除了红色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要原因，这个原因是红光波长较长，比其他可见光更容易发生衍射现象.当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象.试判断下列现象的成因与上面描述是（√）否（×）相同.（1）雨后的彩虹.（✕）（2）孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓.（√）（3）路面上的油膜阳光下呈现彩色.（✕）（4）阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑.（✕）命题点1干涉、衍射图样的比较3.[2023天津南开中学校考]关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是（D）A.四个实验产生的条纹均为干涉条纹B.甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹C.丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大D.丁实验中，适当减小单缝的宽度，中央条纹会变宽解析甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B错误；根据干涉条纹间距公式Δx＝λ，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，频率越小，故C错误；丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，若减小单缝的宽度，中央条纹会变宽，故D正确.易错提醒1.光的干涉与衍射的比较2.图样不同点3.图样相同点干涉、衍射都属于光的叠加，都是波特有的现象，都有明暗相间的条纹。
大学物理-第十四章-波动光学
一部分反射回原介质即光线a1， 另一部分折入另一介质，其中一 部分又在Ｃ点反射到Ｂ点然后又 折回原介质，即光线a2。因a1,a2是
从同一光线S1Ａ分出的两束，故
满足相干条件。
S
S1
a
a1
iD
e
A
B
C
a2
n1
n2
n1
31
2 薄膜干涉的光程差
n2 n1
CDAD
sin i n2
跃迁 基态
自发辐射
原子能级及发光跃迁
E h
普通光源发光特 点： 原子发光是断续
的，每次发光形成一
长度有限的波列, 各 原子各次发光相互独
立，各波列互不相干.
10
3.相干光的获得：
①原则：将同一光源同一点发出的光波列，即某个原子某次 发出的光波列分成两束，使其经历不同的路程之后相遇叠加。
S2
r2
P
20
为计算方便，引入光程和光程差的概念。
2、光程
光在真空中的速度 光在介质中的速度
c 1 00
u 1
u1 cn
介质的 折射率
真空
u n c
介质中的波长
n
n
n n
21
介质中的波长
n
n
s1 *
r1
P
波程差 r r2 r1
k 0,1,2,
x
d
'
d
(2k
1)
k 0,1,2,
暗纹
d
2
k=0,谓之中央明纹，其它各级明（暗）纹相对0点对称分布
高中物理竞赛教程2.1《光的波动性》
第二讲 物 理 光 学§2.1 光的波动性2.1.1光的电磁理论19世纪60年代，美国物理学家麦克斯韦发展了电磁理论，指出光是一种电磁波，使波动说发展到了相当完美的地步。
2.1.2光的干涉1、干涉现象是波动的特性凡有强弱按一定分布的干涉花样出现的现象，都可作为该现象具有波动本性的最可靠最有力的实验证据。
2、光的相干迭加两列波的迭加问题可以归结为讨论空间任一点电磁振动的力迭加，所以，合振动平均强度为)cos(212212221ϕϕ-++=A A A A I其中1A 、2A 为振幅，1ϕ、2ϕ为振动初相位。
⎪⎩⎪⎨⎧=-=+=-==-12121212)(,2,1,0,)12(,2,1,0,2A A j j j j 为其他值且ϕϕπϕϕπϕϕ2cos4)()(1222221221ϕϕ-=-=+=A I A A I A A I 干涉相消干涉相加3、光的干涉 (1)双缝干涉在暗室里，托马斯·杨利用壁上的小孔得到一束阳光。
在这束光里，在垂直光束方向里放置了两条靠得很近的狭缝的黑屏，在屏在那边再放一块白屏，如图2-1-1所示，阳光图2-1-1于是得到了与缝平行的彩色条纹；如果在双缝前放一块滤光片，就得到明暗相同的条纹。
A 、B 为双缝，相距为d ，M 为白屏与双缝相距为l ，DO 为AB 的中垂线。
屏上距离O 为x 的一点P 到双缝的距离，222222)2(,)2(d x l PB d x l PA ++=-+=dx PA PB PA PB 2)()(=+⋅-由于d 、x 均远小于l ，因此PB+PA=2l ，所以P 点到A 、B 的光程差为：x l dPA PB =-=δ若A 、B 是同位相光源，当δ为波长的整数倍时，两列波波峰与波峰或波谷与波谷相遇，P 为加强点（亮点）；当δ为半波长的奇数倍时，两列波波峰与波谷相遇，P 为减弱点（暗点）。
因此，白屏上干涉明条纹对应位置为)2,1,0( =⋅⋅±=k d l k x λ暗条纹对应位置为)2,1,0()21( =⋅-±=k l dk x λ。
工程光学第14章光的偏振
部分偏振光
部分偏振光的分解
部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直 的、不等幅的、不相干的线偏振光
《工程光学》多媒体课件
第一节 偏振光概述
第十四章 光的偏振
（4）椭圆偏振光和圆偏振光
光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转
(左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这种光叫
做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆
《工程光学》多媒体课件
第一节 偏振光概述
第十四章 光的偏振
横波和纵波的区别——偏振 • 纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；
• 横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。 最常见的偏振光有五种:
自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
（1）自然光
普通光源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性 和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方 向的平面内以极快的速度取0～360°内的一切可能的方向，且 没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。 各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。
《工程光学》多媒体课件
第一节 偏振光概述
第十四章 光的偏振
1. 由反射与折射产生偏振光
自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不 但光的传播方向要改变，而且光的偏振状态也要改变，所 以反射光和折射光都是部分偏振光。
在一般情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动为主 的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动为主 的部分偏振光。
第一节 偏振光概述
第十四章 光的偏振
《工程光学》多媒体课件
第一节 偏振光概述
考 思题
第十四章 光的偏振
摄影用的偏光镜如选择适当角度可消除或减弱水 和玻璃等非金属表面的反光 这是为什么?
《光的波动性》课件
圆孔衍射
圆孔衍射实验
通过在光源和屏幕之间设置一个小圆孔，观察光波通过圆孔后的 衍射现象。
衍射图案
圆孔衍射的图案呈现为一个明亮的中心区域，周围环绕着一圈圈明 暗相间的条纹。
条纹特点
随着与中心距离的增加，条纹逐渐变得模糊和细窄。圆孔衍射的条 纹数量和分布规律与圆孔的直径和光波波长有关。
04
光的偏振
偏振现象及其原理
散射系数
描述散射作用的强弱的物理量，与颗粒的大小、 形状、折射率、入射光的波长等因素有关。
大气散射
大气散射的分类
根据散射颗粒的大小，大气散射可分为瑞利散射和米 氏散射。
大气散射的规律
大气散射的强度与波长的四次方成反比，即波长越短 ，散射越强。
大气透射率的计算
根据大气散射的规律，可以计算出不同波长光线在大 气中的透射率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
散射在生活中的应用
天空颜色的形成
由于大气散射作用，太阳光在穿过大气层时发生散射，形成了天空 的蓝色。
雾的形成
当大气中的水蒸气和微小颗粒较多时，会发生较强的散射作用，使 光线无法直线传播，形成雾。
防晒措施
由于紫外线容易被皮肤吸收，造成皮肤损伤，人们通常采取涂抹防晒 霜、戴帽子等措施来减少紫外线的散射作用。
干涉条件
相干光源、光程差恒定、振动方向相同。
杨氏双缝干涉实验
01
02
03
实验装置
光源、单缝、双缝源经双 缝产生两束相干光波，在 屏幕上形成干涉条纹。
实验结果
明暗交替的干涉条纹，条 纹间距与波长成正比。
薄膜干涉
薄膜干涉现象
光波在薄膜表面反射和透射时发生的 干涉现象。
物理学光的波动性课件优秀课件
d N
M1
d
2
d
由此迈克尔逊干涉
仪可用于测长度、
测折射率。
G1
G2
M2
★当两镜面相互严格垂
直时等效于平行平面间
空气膜的等倾干涉；
★当镜面有夹角时等效于空气劈尖的等厚干涉
1907年诺贝尔物理奖
迈克耳孙— 莫雷实验（1881年）关于 寻找“以太”的否定结果，是相对论的 实验基础之一。 迈克耳孙干涉仪和以它为原型发 展起来的多种干涉仪有广泛的用 途，如可精密测量长度、折射率 、光谱线的波长和精细结构等。 美国科学家迈克耳孙因发明干涉 仪和对计量学的研究而获得了 1907年的诺贝尔物理奖。
即：e r2 2R。 因此暗环半径：
r kR
测透镜半径
rk2 kR rk2 m(km )R
R
r2
km
rk2
m
中央为暗斑（k=0） 的内疏外密的明暗相 间的同心圆环。
六、迈克耳孙干涉仪 (The Michelson interferometer)
反射镜 M 1
M 1 移动导轨
单 色 光 源
分光板 G 1
劈尖干涉的应用
n1
n2 si
sio2 e
e N
2n1
测微小厚度
l
l0
e N 2
干涉膨胀仪
牛顿环实验装置
显微镜 T
L S
M半透 半反镜
R
re
牛顿环干涉图样
牛顿环的条纹
k
k1,2,3明条纹
2e2 (2k1)2 k0,1,2暗条纹
R r
e
r 2 R 2 (R e )2 2 R e e 2 2 R e
来自两个光源或同一光源两部分的光，不满足相干条 件，叠加时在空间不能产生稳定的干涉现象。
高中物理知识点总结：光的波动性
一. 教学内容：光的波动性二. 要点扫描：（一）光的干涉1. 产生相干光源的方法（必须保证r相同）。
⑴利用激光；⑵将一束光分为两束。
2. 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S1和S2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＝r2－r1。
条纹间距△x＝λ。
上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。
结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生。
当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，即kδ＝∝d。
由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。
若：ΔT＝2d＝nλ（n＝1，2，…）则出现明纹。
ΔT＝2d＝（2n－1）λ/2 （n＝1，2，…）则出现暗纹。
应注意：干涉条纹出现在被照射面。
薄膜干涉应用（1）透镜增透膜：透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1／4倍。
使薄膜前后两面的反射光的光程差为波长的一半，（ΔT＝2d＝λ，得d＝λ），故反射光叠加后减弱，从能量的角度分析E入＝E反＋E透＋E吸。
在介质膜吸收能量不变的前提下，若E反＝0，则E透最大。
增强透射光的强度。
（2）“用干涉法检查平面”：如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的。
如果某处凸起来，则对应明纹（或暗纹）提前出现，如图甲所示；如果某处凹下，则对应条纹延后出现，如图乙所示。
（注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的顺序位置上。
）4. 光的波长、波速和频率的关系V＝λf。
光在不同介质中传播时，其频率f不变，其波长λ与光在介质中的波速V成正比。
色光的颜色由频率决定，频率不变则色光的颜色也不变。
（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阴影里的现象。
2. 泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。
当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
C054.光的波动性
产生机
用途
加热烘干、 加热烘干、 照明 遥测遥感， 遥测遥感， 照相 医疗， 医疗，导 加热等 向等
探测， 探测， 治疗等
7. 物质波
一切运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、 一切运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、 太阳，都有一种波跟它对应，这种波叫做物质波。 太阳，都有一种波跟它对应，这种波叫做物质波。 德布罗意波） （德布罗意波） 德布罗意公式 ——
3.杨氏双缝干涉的定量分析 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 远大于双缝间距d， 点与双缝 如图所示，缝屏间距 远大于双缝间距 ，O点与双缝 S1和S2等间距，则当双缝中发出光同时射到O点附近 等间距， 则当双缝中发出光同时射到 点附近 点时， 的P点时，两束光波的路程差为 δ=r2－r1. 点时 由几何关系得 P
λ
据此不难推算出…） ， ， ， ）
（2）暗纹坐标 ）
L λ x = ± ( 2k 1 ) d 2
（k=1，2，…） ， ， ）
L x = λ d
（ 3）条纹间距 ）
上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法
4、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。 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 产生明显衍射的条件： 波长相比或比波长小。 波长相比或比波长小。
1．关于“微粒说”和“波动说” ．关于“微粒说” 波动说” “微粒说”和“波动说”都是对光的本性的认识过程中 微粒说” 微粒说 波动说” 所提出的某种假说， 所提出的某种假说，都是建立在一定的实验基础之上 的。 以牛顿为代表的“微粒说” 以牛顿为代表的“微粒说”认为光是从光源发出的物 质微粒，这种假说很容易解释光的直进现象， 质微粒，这种假说很容易解释光的直进现象，光的反 射现象，光的折射现象， 射现象，光的折射现象，但在解释一束光射到两种介 质界面处会同时发生反射与折射现象时， 质界面处会同时发生反射与折射现象时，发生了很大 的困难。 的困难。 以惠更斯为代表的“波动说” 以惠更斯为代表的“波动说”认为光是某种振动以波 的形式向周围传播， 的形式向周围传播，这种假说很容易解释反射与折射 同时存在的现象，但由于波应能绕过障碍物， 同时存在的现象，但由于波应能绕过障碍物，所以在 解释光的直进现象时遇到了困难。 解释光的直进现象时遇到了困难。
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 λδ=-（n=0，1，2，3，……）相邻亮纹（暗纹）间的距离Lx dλ∆=，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。
第14章 光的传播 光的波动性2013高考导航
第十四章
光的传播 光的波动性
命题热点
1.光的直线传播、光速、光的反射、平
面镜成像等, 常以选择题形式考查．
2．光的折射、折射率、全反射及应用,
以选择题或简单计算形式考查，是高
考的热点．
第十四章
光的传播 光的波动性
3．对光的波动性，常以选择题综合光 学现象分析考查． 4．涉及作光路图和几何关系的计算、 几何光学和波动光学的综合应用也是 本章高考的热点． 5．两个实验一直是考查的重点，要充 分理解原理，掌握方法.
第十四章
光的传播 光的波动性
7．光的干涉现象，双缝干涉、薄膜干 涉．双缝干涉的条纹间距与波长的关 系Ⅰ 8．光的衍射Ⅰ 9．光的偏振现象Ⅰ
第十四章
光的传播 光的波动性
10．红外线、紫外线、X射线、γ射线 以及它们的应用．光的电磁本性．电 磁波谱Ⅰ 11．激光的特性及应用Ⅰ 12．实验十八：测定玻璃的折射率 13．实验十九：分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
第十四章
光的传播 光的波动性
第十四章 光的传播 光的波动性
第十四章
光的传播 光的波动性
2013高考导航
考纲展示
1.光的直线传播，本影和半影Ⅰ 2．光的反射，反射定律．平面镜成像 作图法Ⅱ
第十四章
光的传播 光的波动性
3．光的折射，折射定律、折射率．全 反射和临界角Ⅱ 4．光导纤维Ⅰ 5．棱镜．光的色散Ⅰ 6．光本性学说的发展简史Ⅰ
2022年教学教材选修3－5《光的波动性》教学案
光的波动性复习教学案一、考点聚焦➢光的干预现象双缝干预薄膜干预。
双缝干预的条纹间距与波长的关系Ⅰ级要求➢光的衍射Ⅰ级要求➢光的偏振激光Ⅰ级要求二、知识扫描1、光本性学说的开展简史十七世纪，关于光的本性形成了两种学说，一种是主张的微粒说，另一种是提出的波动说。
光的_ 证实光具有波动性。
麦克斯韦首先从理论上提出光是一种电磁波。
赫兹用实验加以证实。
2、光的干预干预的条件：两列光源。
①双缝干预：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预。
当这两列光波到达某点的路程差δ等于光的半波长的倍时，该处的光相加强，出现条纹；当这两列光波到达某点的路程差δ等于光的半波长的倍时，该处的光相减弱，出现条纹；相邻两条干预条纹的间距②薄膜干预:由薄膜外表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。
劈形薄膜干预可产生平行相间条纹。
增透膜的厚度应该是光在中波长的1/4。
3、杨氏双缝干预的定量分析如图24—2—2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，那么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 ，考虑到 L >>d 和 L >>， 可得假设光波长为λ，那么当 〔=0，1，2，…〕 时，两束光叠加干预加强；当 =1，2，3，…时，两束光叠加干预减弱，据此不难推算出 〔1〕明纹坐标〔=0，1，2，…〕 〔2〕暗纹坐标〔=1，2，…〕 〔3〕条纹间距P 1P P 2S S P上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。
4、光的衍射①光的衍射现象是光离开直线路径而 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 或比波长 。
光的 和光的 说明光是一种波。
5、光的偏振光的偏振说明光是 波。
6、激光的特性及其应用激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：⑴是相干光。
11.6 光的波动性
上述现象表明，光发生了偏振，从而证明光是横波。
偏振光的应用
夜间驾车容易被迎面来车的前灯射花眼。如果在每辆 汽车的车灯和司机座位前车窗上各安装一块偏振片，就可 避免对方车灯眩光的影响。
拍摄水下或玻璃橱窗 内的景物照片时，可在镜 头上加一个偏振片，滤掉 反射光，从而拍出清晰的 照片。
菲涅耳设计一个实验：利用两个与小孔或不透明障碍 物边缘都无关的小光源，用两块彼此接近180°角的平面金 属镜，避开衍射，由反射光束来产生干涉现象。并运用大 量工具进行数学运算，使实验数据与计算结果一致，
被授予优胜奖。菲涅耳用波动说解释影子 的存在和光的直线传播，并指出光的干涉 现象和声音的干涉现象所以不同，是由于 光的波长短得多。这一成功，为光的波动 说增添了不少光辉。菲涅耳开创了光学的 新阶段。他发展了惠更斯和托马斯·杨的波 动理论，成为“物理光学的缔造者”。
夜间驾车容易被迎面 来车的前灯射花眼
练习
1. 什么是光的干涉现象和衍射现象？为什么说这些现 象说明了光具有波动性？
2. 被太阳光照射的肥皂泡呈现出彩色花纹，是由于什 么引起的？
3. 当
时，光才能发生明显的衍射现象。
4. 用照相机拍摄橱窗内的物体时，为何要在照相机镜 头前加上一个偏振片？
物理学家惠更斯
这种光波偏离了直线路径，绕过障碍物的现象叫做 光的衍射。
衍射光栅
小孔衍射图
三、光的偏振 光的干涉和衍射现象证实了光是一种波，而波有纵波 和横波之分，那么光波究竟是横波还是纵波呢？
偏振化方向
A
B
A
B
由上图可知，横波可以顺利穿过跟振动方向平行的缝 AB，但若把缝转过90°角，横波就不能再通过，而对纵波 来说，不论怎样转动狭缝，纵波都能通过。由此可见，横 波对于传播方向来说具有不对称性，这种特性称为横波的 偏振。
光波动性
2．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜) 前后两面 反射 的光相遇而形成的，图样的特点是：同一条亮(或暗)条 纹上所对应的薄膜厚度 相同 ，单色光照射在薄膜上形 成 明暗相间 的条纹，白光照射在薄膜上形成 彩色 条 纹．
3．应用：测光的波长，检查表面平整度，增透膜，全 息摄影等．
三、光的衍射
3．光的偏振也证明了光是一种波，而且是 横 波．各种 电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向 之间，两两互相垂直．
4．光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的， 将E的振动称为光振动．
科目三考试 科目3实际道路考 试技巧、视频教程
科目四考试 科目四模拟考试题 C1 科目四仿真考试
【解析】太阳光照射下的油膜出现的彩色花纹是 从油膜上下两个表面反射出来的光波干涉的结果，不 是色散，故 A 项错误；在双缝干涉实验中，得到的条 纹间距 Δx＝Ldλ，若仅将入射光由绿光改为红光，光 的波长 λ 变大，则条纹间距 Δx 变宽，故 B 项错误； 光纤通信是利用全反射来传递光信号的，故 C 项正 确；光波是电磁波，是横波，故 D 项错误．
一、光的波动性
17世纪惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的 某种波.19世纪初，人们成功地观察到了光的 干涉和
衍射 现象，从而证明了波动说的正确性．
二、光的干涉
1．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束 振动情况总是相同的相干光波．屏上某点到双缝的路程 差是 波长整数 倍处出现亮纹，是半波长的 奇数倍 处 出现暗纹．相邻的两条明条纹(或暗条纹)之间的距离Δx 与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为
【答案】C
题型二：双缝干涉的成因及条纹间距公式的理解应用
例2 如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1)薄膜干涉是利用了光在空气膜前后 表面的反射光叠加形成的； (2)温度变化时，空气膜的厚度发生变 化．
第十四章
光的传播 光的波动性
☞解题样板规范步骤，该得的分一分 不丢！ (1)A、B间为空气薄膜，在B板上方观 察到的亮暗变化，是由B的下表面反 射的光和A的上表面反射的光叠加产 生的．(4分) (2)当温度为t1时，
(2)亮、暗条纹的判断：Δr＝nλ(n＝ 0,1,2，„)，即到双缝的距离差为波长 亮 的整数倍的点出现_____条纹，Δr＝nλ
1 ＋ λ(n＝0,1,2，„),即到双缝的距离差 2 暗 为半波长奇数倍的点出现____条纹． L (3)条纹间距公式：Δx＝___λ. d
第十四章
光的传播 光的波动性
面内，光振动在某一方向较强而在另
一些方向振动较弱的光即为偏振光． 横波 光的偏振现象证明光是______ (填“ 横
波”或“纵波”)．
第十四章
光的传播 光的波动性
2．偏振光的产生 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 作用是把自然光变成偏振光，叫做 起偏器 _________．第二个偏振片的作用是 检 检偏器
紫 靠近中央的是____光，最远离中央的
红 是____光． (2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．
第十四章
光的传播 光的波动性
(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小
的圆板后，在圆板的阴影中心出现的
亮 _____斑，这是光能发生衍射的有力
证据之一．
三、光的偏振
第十四章
光的传播 光的波动性
1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平
第十四章
光的传播 光的波动性
即时应用 1．(2012· 福建龙岩调研)如图14－3－ 2所示,a、b、c、d四个图是不同的单 色光形成的双缝干涉或单缝衍射图 样．分析各图样的特点可以得出的正 确结论是( )
第十四章
光的传播 光的波动性
图14－3－2
A．a、b是光的干涉图样
B．c、d是光的干涉图样
第十四章
光的传播 光的波动性
(2)若屏上一点 P 到中央明纹的距离为 x 与 Δx 满足： ①x＝nΔx(n＝0,1,2， „)， 该点为明条纹； 1 ②x＝nΔx＋ Δx(n＝0,1,2„)，该点为暗 2 条纹．
第十四章
光的传播 光的波动性
即时应用 2．如图14－3－3所示是双缝干涉实 验装置，使用波长为600 nm的橙色光 源照射单缝S，在光屏中央P处观察到 亮条纹，在位于P点上方的P1 点出现 第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的路程
向而照射到阴影区域的现象叫做光的
衍射．
第十四章
光的传播 光的波动性
2．明显衍射的条件 小 当孔或障碍物的尺寸比光波波长____， 相差不多 或者跟光波波长_________时，光才能 发生明显的衍射现象． 3．衍射图样
第十四章
光的传播 光的波动性
(1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧 有明暗相间的条纹，但间距和亮度不 同．白光衍射时，中央仍为白光，最
4．薄膜干涉 (1)现象：光照射到薄膜上时,薄膜前、 后表面反射的两列光相叠加，发生干 涉现象，若入射光为单色光，可形成 明暗相间的干涉条纹，若入射光为白 彩色 光，可形成______的干涉条纹．
第十四章
光的传播 光的波动性
(2)应用 ①干涉法检查平面 如图14－3－1所示，检查精密零件的 表面质量；
温度为t1时最亮，
第十四章
光的传播 光的波动性
然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升 高到t2时，亮度再一次回到最亮． (1)在B板上方观察到的亮暗变化是由 哪两个表面的反射光叠加形成的？ (2)温度由t1升高到t2时，A的高度升高 多少？
第十四章
光的传播 光的波动性
【思路点拨】 点：
分析此题时应注意两
第十四章
光的传播 光的波动性
C．形成a图样的光的波长比形成b图 样光的波长短 D．形成c图样的光的波长比形成d图 样光的波长短 解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹, 因此，a、b图是干涉图样，c、d图是 衍射图样，故A项正确，B项错误；
第十四章
光的传播 光的波动性
l 由公式 Δx＝ λ 可知， 条纹宽的入射光的 d 波长长，所以 a 图样的光的波长比 b 图 样的光的波长长，故 C 项错误；c 图样 的光的波长比 d 图样的光的波长长，故 D 项错误．
②镜片增透膜 在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂一层 薄膜，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中 波长的λ/4时，在薄膜的两个面上的反
λ/2 射光的路程差恰好等于_____，因而相
互抵消，达到减小反射光、增大透射光 强度的作用．
第十四章
光的传播 光的波动性
二、光的衍射 1．衍射现象 光在遇到障碍物时，偏离直线传播方
光的传播 光的波动性
光的衍射现象
例3
(2012· 天津模拟)抽制高强度纤
维细丝可用激光监控其粗细，如图14
－3－6所示，观察光束经过细丝后在
光屏上所产生的条纹即可以判断细丝
粗细的变化(
)
第十四章
光的传播 光的波动性
A．这里应用的是 光的衍射现象 图14－3－6
B．这里应用的是光的干涉现象 C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的 丝变粗
(3/2)×400 nm＝3λ紫/2，
第十四章
光的传播 光的波动性
则两列光波到达P1 点时振动情况完全
相反，即由S1 、S2 射出的光波到达P1
点时就相互削弱，因此,出现暗条纹．
综上所述，选项B正确．
第十四章
光的传播 光的波动性
题型探究讲练互动
双缝干涉条纹的分析
例1
(2010· 高考江苏卷)如图14－3
不同 点
条纹宽度 条纹间距
第十四章
光的传播 光的波动性
两种现象 比较项目
单缝衍射 中央条纹最 亮，两边变 暗
双缝干涉 清晰条纹，亮 度基本相等
不同点
亮度
相同点
干涉、衍射都是波特有的现 象，属于波的叠加；干涉、 衍射都有明暗相间的条纹
第十四章
光的传播 光的波动性
2.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从 本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形 成有相似的原理，都可认为是从单缝 通过两列或多列频率相同的光波，在 屏上叠加形成的单缝衍射现象．
第十四章
光的传播 光的波动性
第三节
光的波动性
激光
第十四章
光的传播 光的波动性
基础梳理自学导引
一、光的干涉
1．定义：在两列光波的叠加区域，某 加强 些区域的光被______，出现亮纹，某 减弱 些区域的光被______，出现暗纹，且
加强 减弱 ______ 和______互 相 间 隔的 现 象叫
做
第十四章
光的传播 光的波动性
二、双缝干涉中明暗条纹的判断
1．屏中央位置明暗条纹的判断：双缝
到光屏中央距离相等，光程差为
零．如果两光源振动完全一致，中央
一定是亮纹，假如两光源振动正好相
反，则中央为暗纹．
第十四章
光的传播 光的波动性
2．根据Δr与λ的关系判断：在两光源 振动完全一致的情况下，屏上一点P 到双缝的距离Δr满足：
第十四章
光的传播 光的波动性
薄膜干涉的理解和应用
例2
(满分样板
10分)在研究材料A
的热膨胀特性时，可
采用如图14－3－5所
示的干涉实验法．
图14－3－5
第十四章
光的传播 光的波动性
A的上表面是一光滑平面，在A的上方 放一个透明的平行板B，B与A上表面 平行，在它们之间形成一厚度均匀的 空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直 照射，同时对A缓慢加热，在B上方观 察到B板的亮度发生周期性变化．当
大，P点都是中央亮纹的中心．
第十四章
光的传播 光的波动性
而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光 的 一 个 波 长 ， 即 |P1S1 － P1S2| ＝ 600 nm ＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况
完全一致，振动得到加强，因此，出
现亮条纹．当换用波长为400 nm的紫
光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝
第十四章
光的传播 光的波动性
设空气薄膜厚度为 d1，此时最亮说明： 2d1＝nλ(2 分) 当温度为 t2 时，设空气薄膜厚度为 d2，此时 再一次最亮说明：2d2＝(n－1)λ(1 分) λ 得 d1－d2＝ (1 分) 2 λ 故温度由 t1 升高到 t2，A 的高度升高 .(2 分) 2
第十四章
第十四章
光的传播 光的波动性
(1)激光是一种人工产生的相干光．根 据此特点，它能像无线电波那样进行 调制，应用于光纤通信．也可以用于 全息照像． (2)激光的平行度非常好．根据此特点, 它可以应用于精确测距，还应用于 VCD光盘的解读．
第十四章
光的传播 光的波动性
(3)激光的亮度高，温度高．可以利用
图14－3－1
第十四章
光的传播 光的波动性
将被检查平面和放在上面的透明标准 样板的一端垫一薄片，使样板的标准
平面和被检查平面间形成一个楔形空
气膜，单色光从上面照射，入射光在
空气层的上、下表面反射出两列光波
叠加情况，从反射光中看到干涉条纹, 根据干涉条纹的形状，来确定工件表
面情况．
第十四章
光的传播 光的波动性
激光束来切割各种物质，焊接金属以
及在硬质材料上打孔．医学上可以用
激光作“光刀”来切开皮肤、切除肿
瘤，也可以用激光“焊接”剥落的视
网膜，还可以引起核聚变．
第十四章
光的传播 光的波动性
要点透析直击高考
一、光的干涉和衍射的对比 1．衍射与干涉的比较