光的干涉衍射和偏振

光的干涉、衍射和偏振

考纲解读 1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件.2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．

1．[光的干涉现象的理解]一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是() A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同

B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同

C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同

D．上述说法都不正确

2．[光的衍射现象的理解]对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是()

A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象

B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果

C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论

D．光的衍射现象说明了光具有波动性

3．[光的偏振现象的理解]如图1所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光是() A．太阳光

B．沿竖直方向振动的光

C．沿水平方向振动的光

D．沿与竖直方向成45°角振动的光

考点梳理

1．光的干涉

(1)定义：两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象．

(2)相干条件

只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象．相干光源是指频率相同、相位相同(振动情况相同)的两列光波．

2．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹．白光的双缝干涉的条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为Δx

＝l

dλ.

3．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．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同．

4．光的衍射

(1)定义：光离开直线路径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样．

(2)发生明显衍射的条件

(3)衍射图样

①单缝衍射

a．单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性．

b．白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，远离中央的是红光．

②圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远远超过孔的直线照明的面积．

③圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑．

5．光的偏振

(1)偏振：光波只沿某一特定的方向振动，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一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．

(3)偏振光：在垂直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．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．

4．[明暗条纹的判断方法]关于光的干涉现象，下列说法正确的是() A．在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现暗条纹

B．在双缝干涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C．把入射光由黄光换成紫光，两相邻亮条纹间的距离变窄

D．当薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等

5．[明暗条纹的判断方法]在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差Δr＝0.6 μm；分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是()

A．用频率为f1的单色光照射时，出现明条纹

B．用频率为f2的单色光照射时，出现明条纹

C．用频率为f1的单色光照射时，出现暗条纹

D．用频率为f2的单色光照射时，出现暗条纹

考点一光的双缝干涉现象的理解

1．光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．

2．双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即

Δx＝l

dλ.

3．用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．例1如图2所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏

上的

一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6 m，分别用A、B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．

突破训练1如图3所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到

N点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，则下

列说法正确的是()

A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度

B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

C．同时增大入射角(入射角始终小于90°)，则a光在下表面先发生全反射

D．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽

考点三光的衍射现象的理解

两种现象

比较项目

单缝衍射双缝干涉

不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等

条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距

亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等

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

特别提醒 1.白光发生光的干涉、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．

例3如图8所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹)，那么1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是()

1234

A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄

C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫

突破训练3在单缝衍射实验中，下列说法正确的是

()

A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄

B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄

C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽

D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽

考点四光的偏振现象的理解

例4如图9所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()

A．图中a光为偏振光