高三物理复习-光的波动性 光的偏振 光的电磁波学说

一、考点聚焦

➢ 光本性学说的发展简史 Ⅰ级要求

➢ 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级要求

➢ 光的衍射 Ⅰ级要求

➢ 光的偏振 Ⅰ级要求

➢ 光谱和光谱分析。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级要求

二、知识扫描

1．十七世纪，关于光的本性形成了两种学说，一种是牛顿主张的微粒说，另一种是惠更斯提出的波动说。光的_干涉__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。

2．两列波长相同的单色光在相互覆盖的区域发生叠加，会出现明暗相间的条纹，如果是白光，则会出现彩色条纹，这种现象称为光的干涉。相干光源的条件是两光源频率相同。获得相干光的办法是：把一个点光源（或线光源）发出的光分为两列光。

3．明纹之间或暗纹之间的距离总是相等的，根据公式λ=∆d

L x ，在狭缝间距离和狭缝与屏距离都不变的条件下，条纹的间距跟波长成正比。在波长不变的条件下，当狭缝与屏的距离增大或狭缝间的距离减小时，条纹的间距增大。

4．光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象，叫光的衍射。产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比光的波长还要小。且障碍物尺寸比波长越小，衍射越明显。5．横波只沿着某一特定的方向振动，称为波的偏振，光的偏振现象说明光是横波。通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。

6．按频率从大到小的顺序组成的电磁波谱，其产生机理与主要作用如下表：

电磁波产生机理主要作用

电路中自由电子周期性振荡

广播、电视

无线电波

而产生

红外线原子的外层电子受激而产生热作用

可见光原子的外层电子受激而产生视觉作用色彩效应

化学作用生理作用荧紫外线原子的外层电子受激而产生

光效应

伦琴射线原子的内层电子受激而产生医用透视

r射线原子核受激而产生穿透作用

三、好题精析

例1：一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃

上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束

平行单色光，如图所示，对于两束单色光来说（）

A．玻璃对a光的折射率较大

B．a光在玻璃中传播的速度较大

C．b光每个光子的能量较大

D．b光的波长较长

解析：光的频率较大，玻璃对它的折射率越大，从平行板玻璃另一面射出时偏离原传播方向越大。由图知玻璃对a的折射率较大，对b 的折射率较小，即b光频率较小，即波长较长，故A、D正确。

点评：光从一种透明介质进入另一种透明介质时，频率不变，波长、传播的速度会改变。频率大的色光折射率大。

例2：如图所示，S是一个单色的点光源，M是水平放置的平面镜，S 到M所在平面间的距离很近。P是放在竖直面内的一个光屏。试用作图法确定在

光屏上的什么

范围内可以观

察到光的干涉现象。

解析：如图，点光源S发出的光一部分直接照到光屏上（如阴影部分所示），另一部分则照到平面镜上，经平面镜反射后再照到光屏上。这一部分光好像是从点光源的像点S’发出的一样，这样就把同一束光分成了两束，形成相干光源，在它们叠加的区域内，形成明暗相间的干涉条纹。

作法：连接S和平面镜的右边缘并延长交平面镜于b；根据对称性做S在平面镜中的像点S/ ，连接S/ 和平面镜的左、右边缘并延长交平面镜于c、d；光屏上c、d之间的部分是两束光叠加的区域，在此区域内可以观察到干涉现象。

点评：（1）只要设法把一束光分成两束，就可以在两束光叠加的区域内观察到光的干涉现象。（2）本题这种装置叫劳埃德镜。为了真正能观察到干涉现象，本题中的点光源S到平面镜的距离必须非常小（S和S/ 间的距离相当于双缝干涉实验中双缝间的距离d）。

例3：如图14－所示，在挡板上开一个大小可以

调节的小圆孔P，用点光源S照射小孔，小孔

后面放一个光屏MN，点光源和小孔的连线垂

直于光屏，并于光屏交于其中心。当小孔的直径从1.0mm逐渐减小到0.1rnm的过程中，在光屏上看到的现象将会是（）

A．光屏上始终有一个圆形亮斑，并且其直径逐渐减小

B．光屏上始终有明暗相间的同心圆环，并且其范围逐渐增大

C．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的同心圆环

D．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的同心圆环

解析：能观察到明显的衍射现象的障碍物或孔的尺寸应该小于

0.5mm。本题小孔直径是从1.0mm逐渐减小到0.1rnm的，所以在

开始阶段没有明显的衍射现象，光基本上是沿直线传播的，因此在光屏上应该得到和小圆孔相似的圆形亮斑，当孔的直径减小到

0.5mm以下时，将发生较为明显的衍射现象，所以光屏上出现明

暗相间的圆环；随着小孔直径的减小，光的衍射现象越来越明显，衍射图样的范围越来越大，相邻亮纹和相邻暗纹间的距离也逐渐增大，同时由于通过小孔的光能越来越少，所以衍射图样的亮度将变得越来越暗。根据以上分析，本题应选C

点评：（1）这道题把光的直线传播和光的衍射结合起来考察，关键是抓住转变点，从实验中发现能发生明显衍射现象的最小尺寸大约是0.5mm左右。（2）如果所用的光源是平行光源，观察到的现象基本和点光源相同。如果所用的光源是烛焰，那么在小孔直径从1.0mm逐渐减小到0.1rnm的阶段，由于小孔成像，在光屏上应该呈现烛焰的倒像，像的大小不会改变（这由烛焰到孔和孔到光屏的距离决定），但像的亮度将逐渐变暗，在孔径减小到0.5mm 以下后，像就会变得模糊而出现明暗相间的衍射图样了。

例4：如图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，所用的单色光是用普

通光加滤光片产生的。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？（）

A．M的上表面和N的下表面

B．M的上表面和N的上表面