人教版高中物理选修3-5课件光的波动性

机械振动与机械波
光
电磁波与相对论
A．出现最亮时，B 上表面反射光与 A 上表面反射光叠加后 加强 B．出现最亮时，B 下表面反射光与 A 上表面反射光叠加后 相抵消 λ C．温度从 t1 升至 t2 过程中，A 的高度增加 4 λ D．温度从 t1 升至 t2 过程中，A 的高度增加 2 [解析]该装置利用 B 下表面反射光与 A 上表面反射光发生干
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4.关于激光，下列说法正确的是( AC )
A．激光是用人工方法激发出的一种特殊的光 B．自然界中某些天然物体也可以发出激光 C．激光可以像刀子一样切除肿瘤 D．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
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A．这里应用的是光的衍射现象 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 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
[解析]本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查 光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更 小，衍射现象较明显．通过观察屏上条纹的变化情况，从而 监测抽制的丝的情况，故选 AD.
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1．可见光的波长的数量级在10－6～10－7m之间，由发生明显
衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察．
2．光的直线传播是一种近似规律．光是一种波，衍射是它基
本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物或孔相对于光
的波长来说都比较大，衍射现象很不明显，所以光的传播可 近似看做是沿直线传播的．
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3．单缝衍射图样特点 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等，越靠外， 条纹间距越小． (2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的 亮度降低． (3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度 有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条 纹间距就越大． (4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色 条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮.
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二、光的衍射 1．光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而 照射到阴影区域的现象叫做光的衍射． 2．光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波 相差不多 小 波长________ ，或者跟光波波长_______________ 时，光才能 发生明显的衍射现象．
0.300 mm. ________
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L [解析]由公式Δ x＝ d λ 可知，Δ x1>Δ x2.相邻亮条纹之间的 Lλ 10.5 距离为Δ x＝ mm＝2.1 mm，双缝间的距离 d＝ ，代 5 Δx 入数据得 d＝0.300 mm.
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2．薄膜干涉 (1)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． (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，两列光波同相叠 加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹． (3)条纹特点：①单色光： 明暗相间的水平条纹； ②白光：彩色水平条纹．
2．偏振光的理论意义及应用 (1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波． (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
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偏振现象的理解
如图所示，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( BD )
A．图中 a 光为偏振光 B．图中 b 光为偏振光 C．以 SP 为轴将 B 转过 180°后，在 P 处将看到光亮 D．以 SP 为轴将 B 转过 90°后，在 P 处将看到光亮
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[ 解析 ] 自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片 后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发 出的光为自然光，则 A 错；它通过偏振片 A 后，即变为偏振 光，则 B 对；设通过偏振片 A 的光沿竖直方向振动，P 点无 光亮，则偏振片 B 只能通过沿水平方向振动的偏振光，将偏 振片 B 转过 180°后， P 处仍无光亮， C 错； 若将 B 转过 90°， 则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则 偏振光能通过 B，即在 P 处有光亮，D 对．
减弱 _______________ 互相间隔的现象叫做光的干涉现象．
频率相等 2．条件：两列光的______________ ，且具有恒定的相位差， 才能产生稳定的干涉现象．
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3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情
频率相等 况总是_______________ 的相干光波，屏上某点到双缝的路程 波长的整数倍 处出现亮条纹；路程差是半波长的 差是_______________ 奇数倍 _______________ 处出现暗条纹． 相邻的明条纹(或暗条纹 )之间
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双缝干涉的分析与计算
(2015· 高考全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中， 分别用红色 和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干 涉 条 纹 间 距 Δ x1 与 绿 光 的 干 涉 条 纹 间 距 Δ x2 相 比 ， Δ > x1________ Δ x2(填 “>”“＝”或 “<”)．若实验中红光的波长 为 630 nm，双缝与屏幕的距离为 1.00 m，测得第 1 条到第 6 条亮条纹中心间的距离为 10.5 mm，则双缝之间的距离为
单缝衍射
条纹宽度 条纹宽度不等，中央 最宽 各相邻条纹间距不等 中央条纹最亮，两边 变暗
双缝干涉 条纹宽度相等
各相邻条纹等间距
不 同 点
条纹间距
亮度情况
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
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之一．
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2.(2016· 浙江丽水中学模拟 )用卡尺两脚间的狭 缝观察光的衍射现象时(ACD) A．中央条纹宽而亮，两侧条纹窄而暗 B．用紫光作光源时观察到的条纹比用红光作光源时观察到 的条纹宽 C．用白光作光源时，中央呈现白色条纹，两侧为彩色条纹 D．若将狭缝宽度由 0.5 mm 缩小到 0.2 mm，中央条纹变宽， 亮度变暗
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三、光的偏振 1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振 动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光． 横波 (填“横波”或“纵波”)． 光的偏振现象证明光是________ 2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于 各个方向 传播方向上沿_______________ 振动的光，而且沿各个方向振 强度 动的光波的__________都相同，这种光叫做自然光．
考点一
1．双缝干涉
光的干涉
(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 l 条纹间距离与波长成正比，即Δ x＝ λ . d (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．
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距离 Δx 与波长 λ、双缝间距 d 及屏到双缝距离 l 的关系为 l Δx＝ λ ___________. d 前后表面 4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)_______________ 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 相同 薄膜厚度_______________ ．
涉的原理，若最亮，说明干涉加强，加强时路程差Δ x＝nλ(n ＝0，1，2，…)，由于 t1 和 t2 两温度为连续变化，且出现两 次最亮，所以两次路程差为一个波长，t1 到 t2 过程中，A 的 高度应增加半个波长．
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考点二 光的衍射 1．单缝衍射与双缝干涉的比较
是彩色同心圆环．
(5)只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样．在圆孔由较 大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象—
—圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间
的圆环(衍射图样)．
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考点三 1．偏振光的产生方式
光的偏振
(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．
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3．衍射图样 (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 靠近中央 红 紫 的是________ 光，最远离中央的是________ 光． (2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．
(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的 圆板后，在圆板的阴 亮 影中心出现的___________ 斑，这是光能发生衍射的有力证据
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．
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A．a、b 是光的干涉图样 B．c、d 是光的干涉图样 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
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第四节
光的波动性
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一、光的干涉
1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被 加强 _______________ ，出现亮纹，某些区域的光被 减弱 加强 _______________ ，出现暗纹，且_______________ 和
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3.如图所示，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的是(ABD )
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°角方向振动的光
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4．圆孔衍射图样特点 (1)中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆 环，且越向外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小． (2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱． (3)用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不 同，波长越长，中央圆形亮斑的直径越大． (4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围
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四、激光的特性及应用 特点 好 方向性 强 性质 具有高度的相干性 平行 度非常好，传 激光的_____ 播很远的距离仍能保持一 应用 光纤通信 激光测距，读取光盘上 记录的信息等
相干性 激光是人工产生的相干光，
定的强度
空间 它可以在很小的_________ 用激光束切割、焊接， 时间 内集中 医学上可以用激光做“ 高亮度 和很短的_________ 能量 很大的_________ 光刀”，激发核反应等
[解析]干涉条纹是等距离的条纹， 因此， a、 b 图是干涉图样， l c、d 图是衍射图样，故 A 项正确，B 项错误；由公式Δ x＝d λ 可知，条纹宽的入射光的波长长，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．