光的干涉 衍射和偏振

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答案 因为形成同一条干涉条纹的两列反射波的路程差一
定,而且路程差的一半恰好是薄膜的厚度,所以同一干涉条 纹是等厚线.
第4课时
[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 是相同的相干光波. 屏上某点到双缝的路程差是波长整数倍时 出现亮条纹;路程差是半波长的奇数倍 时出现暗条纹.相邻的
答案 暗条纹
第4课时
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?
第4课时
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.
图3
第4课时
典例剖析 例1 如图 4 所示,在双缝干涉实验中,S1 和 S2 为
第4课时
干涉、衍射都是波特有的现象,属于 相同点 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.
第4课时
2.干涉与衍射的本质:光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠 加的结果,从本质上讲,衍射条纹的形成与干涉条纹的形 成具有相似的原理.在衍射现象中,可以认为从单缝通过 两列或多列频率相同的光波,它们在屏上叠加形成单缝衍 射条纹.
1.在双缝干涉实验中,光屏上某点 P 到双缝 S1、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.
3×108 c -7 解析 λ= ν = m,点P到S1、S2的路程 14 m=5×10 6.0×10 差为r2-r1=7.5×10-7 m=1.5λ,故P点出现的是暗条纹.
第4课时
跟踪训练 1 如图 5 所示,在双缝干涉实验中, 已知 SS1=SS2,且 S1、S2 到光屏上 P 点的路 程差 Δr=1.5×10-6 m. (1)当 S 为 λ=0.6 μm 的单色光源时,在 P 点 处将形成______条纹. (2)当 S 为 λ=0.5 μm 的单色光源时,在 P 点处将形成______条纹.(均选填“明”或“暗”)
第4课时
图1 (2)白光:光屏上出现彩色条纹. (3)中央条纹为明条纹.
第4课时
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.
第4课时
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.
基础再现·深度思考
一、光的干涉 [基础导引 ]
第4课时
答案 两者的目的都是减少通光量,但普通带色玻璃改变了
物体的颜色,而偏振片却没有.安装镜片时,两镜片的透振 方向应相互垂直.利用偏振镜片可以检验光波是不是横波, 可以检测某一光波是不是偏振波.
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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 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 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. 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
第4课时
解析
(1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象,露珠呈现的彩色
是光的色散,通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象. (2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时,可把光看作沿直线传 播;障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,可产 生明显的衍射现象. (3)红光的中央亮纹宽,红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远. (4)这个实验说明了光是一种横波.
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.
第4课时
课堂探究·突破考点
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 ①如图1所示,光源S1、S2发出的光到屏上 P点的路程差r2-r1 =kλ(k=0,1,2…)时,光屏上出现明条纹. λ ②光的路程差 r2-r1=(2k+1) (k=0,1,2„)时,光屏上出现暗 2 条纹.
第4课时
[知识梳理] 1.光 离开直线路径绕到障碍物阴影里 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).
( BD )
第4课时
跟踪训练 3 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图 样, 图 7 的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是 ( D )
图7 A.a、c B. b 、 c C.a、d D.b、d
第4课时
考点三 考点解读 1.偏振光的产生方式 (1)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,叫起偏器.第 二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光,叫检偏器. (2)自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方向合 适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90° 时,反射光和折 射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直.
第4课时
[知识梳理] 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.
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.
第4课时
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?
图4
-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
第4课时
λ1 (1)设 A 光在空气中波长为 λ1,在介质中波长为 λ2,由 n= ,得 λ2 λ1=nλ2=1.5×4×10-7 m=6×10-7 m -6 2.1 × 10 Δ r 根据路程差 Δr=2.1×10-6 m,所以 N1= = =3.5 λ1 6×10-7 由此可知,从 S1 和 S2 到 P 点的路程差是波长 λ1 的 3.5 倍,所以 P 点为 暗条纹. 1 1 5 (2)根据临界角与折射率的关系 sin C=n得 n= = sin 37° 3 由此可知,B 光在空气中波长 λ3 为: 5 λ3=nλ 介= ×3.15×10-7 m=5.25×10-7 m 3 -6 Δr 2.1×10 由路程差 Δr 和波长 λ 的关系 N2= = =4 λ3 5.25×10-7 可见,用 B 光做光源,P 点为亮条纹. (3)若让 A 光和 B 光分别照射 S1 和 S2,这时既不能发生干涉,也不发生 衍射,此时在光屏上只能观察到亮光. 答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析 解析
l 双缝的距离 l 之间的关系为 Δx=dλ . 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. 图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度相同 .
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.
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
图6
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答案 上凸
第4课时
考点二 考点解读 1.衍射与干涉的比较 两种现象 单缝衍射 比较项目 条纹宽 度 条纹间 不同点 距 亮度情 况 条纹宽度不等, 中央 最宽 各相邻条纹间距不 等 条纹宽度相等 各相邻条纹等间 距 双缝干涉 衍射与干涉的比较
中央条纹最亮, 两边 条纹清晰,亮度 变暗 基本相等
第4课时
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.
答案 起初小孔不太小时,光沿直线传播,此时光斑随小孔 尺寸减小而减小.当小孔足够小时,光发生衍射,而且小孔 越小衍射效果越强,此时光斑随小孔尺寸减小而增大.
图5
第4课时
(1)当λ=0.6 μm=0.6×10-6 m时, 1 -6 Δr=1.5×10 m=2 λ.在P点处将形成暗条纹. 2 解析 (2)当λ=0.5 μm=0.5×10-6 m时,Δr=1.5×10-6 m=3λ,在P点 处将形成明条纹.
答案 (1)暗 (2)明
第4课时
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.
第4课时
典例剖析 例3 在杨氏双缝干涉实验中,如果 A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹 C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上 将呈现彩色条纹 D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间 距不等的条纹
解析 白光作为光源,屏上将呈现彩色条纹,A错;B为 红光的双缝干涉,图样为红黑相间,故B正确;红光和紫 光频率不同,不能产生干涉图样,C错;遮住一条狭缝 时,紫光将发生单缝衍射,形成衍射图样,D正确.
解析 条纹间距 Δx= x 7.5 = mm=1.875 mm n-1 5-1
l 又根据 Δx= λ 得 d d·Δx 0.25×1.875 λ= = mm=3.9×10-7 m. l 1 200
答案 3.9×10-7 m
探究所得 l 掌握条纹间距公式 Δx= λ. d
第4课时
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”)
图2
第4课时
(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 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. Δr=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Δr等于半波长的奇 λ 数倍.Δr=(2n+1) (n=0,1,2,3„),薄膜上出现暗条纹. 2 ②白光:薄膜上出现水平彩色条纹.
注意 不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片,偏振片并非刻 有狭缝,而是具有一种特征,即存在一个偏振方向,只让平 行于该方向振动的光通过,其他振动方向的光被吸收了.
光的偏振
第4课时
2.偏振光的理论意义及应用 (1)理论意义:光的干涉和衍射现象充分说明了光是波,但 不能确定光波是横波还是纵波.光的偏振现象说明光波是 横波. (2)应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.
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