福建省2013届新课标高考物理一轮总复习课件：第12章第2课时-光的干涉、衍射和偏振现.pptx

1.光的干涉现象光的干涉现象(1)光光的的干干涉涉现现象象：在在两两列列相相干干光光波波相相遇遇的的空空间间，可可以以看看到到明明暗暗相相间间(单单色色光光)或或者者是是彩彩色色的的条条纹纹(白白光光)，这这就就是是光光的的干干涉涉现现象象，产产生生的条纹叫干涉图样的条纹叫干涉图样.(2)光光的的干干涉涉条条件件：两两列列.相相同同的光波的光波(相干光源相干光源)互相叠加互相叠加.频率及振动情况频率及振动情况2.双缝干涉双缝干涉如如图图12-2-1所所示示，平平行行光光通通过过单单缝缝屏屏后后，又又照照射射到到双双缝缝屏屏上上，这这样样，一一束束光光就就被被分分成成两两束束和和完完全全一一致致的的相相干干光光，这这两两束束光光相相遇遇后后，在在像像屏屏上上形形成成相相互互平平行行的的条条纹纹.当当入入射射光光为为白白光光时时得得到到条条纹纹，当当入入射射光光为为单单色色光光时时，在在像像屏屏上上得得到到条条纹纹.频率频率振动情况振动情况彩色彩色明暗相间的明暗相间的图图12-2-1(1)双双缝缝干干涉涉图图样样特特点点：单单色色光光干干涉涉图图样样的的中中央央为为明明条条纹纹，往往两两边边是是明明暗暗相相间间且且相相等等的的条条纹纹，白白光光干干涉涉图图样样的的中中央央明明纹纹为为，在在两两侧侧依依次次出出现彩色条纹现彩色条纹.(2)明、暗条纹的位置明、暗条纹的位置当当|S1P-S2P|=k(k=0,1,2,3,)时时，在在P处处出现出现条纹条纹.当当|S1P-S2P|=(2k+1)(k=0,1,2,3,)时时，在在P处出现处出现条纹条纹.间距间距白色白色明明暗暗(3)条条纹纹间间距距与与波波长长的的关关系系屏屏上上相相邻邻亮亮条条纹纹或或相相邻邻暗暗条条纹纹之之间间的的距距离离总总是是相相等等的的.其其距距离离大大小小x与与双双缝缝之之间间距距离离d、双双缝缝到到屏屏的的距距离离L及光的波长及光的波长有关，即：有关，即：x=.在在L和和d不不变变的的情情况况下下，x和和波波长长成成正正比比，应用上式可测光波的波长应用上式可测光波的波长.用用同同一一实实验验装装置置做做干干涉涉实实验验，红红光光干干涉涉条条纹纹的的间间距距x红红最最，紫紫光光的的干干涉涉条条纹纹间间距距x紫紫最最，则则可可知知：红红紫紫，红红光光的的频频率率红红紫光的频率紫光的频率紫紫.大大小小大于大于小于小于3.薄膜干涉薄膜干涉定定义义：光光照照射射在在薄薄膜膜上上，从从膜膜的的.和和反反射射回回来来的的光光再再次次相相遇遇，而而产产生生的的干干涉涉现现象象.(1)薄薄膜膜干干涉涉的的产产生生如如图图12-2-2所所示示，竖竖直直的的肥肥皂皂薄薄膜膜，由由于于重重力力的的作作用用，形形成成上上薄薄下下厚厚的的楔楔形形，光光照照射射到到薄薄膜膜上上时时，在在膜膜的的前前表表面面AA和和后后表表面面BB分分别别反反射射回回来来，形形成成两两列列频率相同的光波，并且叠加产生干涉现象频率相同的光波，并且叠加产生干涉现象.前表面前表面后表面后表面图图12-2-2说明：说明：若若单单色色光光照照在在上上述述薄薄膜膜上上，将将形形成成明明暗相间的条纹暗相间的条纹.若若白白光光照照在在上上述述薄薄膜膜上上，将将形形成成彩彩色色条纹条纹.水水面面上上的的油油膜膜、肥肥皂皂泡泡等等在在白白光光的的照照射射下下，出出现现灿灿烂烂的的彩彩色色，都都是是薄薄膜膜干干涉现象涉现象.(2)薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用检查精密零件的表面平整程度检查精密零件的表面平整程度*增增透透膜膜：在在光光学学元元件件(透透镜镜、棱棱镜镜)的的表表面面涂涂一一层层薄薄膜膜，当当薄薄膜膜的的厚厚度度是是入入射射光光在在薄薄膜膜中中波波长长的的时时，光光垂垂直直入入射射时时在在薄薄膜膜的的两两个个面面上上的的反反射射光光，光光程程差差恰恰好好等等于于半半个个波波长长，因因而而相相互互抵抵消消，达达到到减减小小反反射射光光、增增大大透透射射光光强度的作用强度的作用.4.光的衍射现象光的衍射现象(1)光光的的衍衍射射：光光在在遇遇到到障障碍碍物物或或小小孔孔时时，偏偏离离直直线线传传播播方方向向而而照照射射到到阴阴影影区区域域的现象叫做光的衍射的现象叫做光的衍射.(2)光光发发生生明明显显衍衍射射现现象象的的条条件件：当当孔孔或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸比比光光波波波波长长，或或者者跟跟波波长长时时，光光才才能能发发生生明明显显的的衍射现象衍射现象.小小差不多差不多(3)常见的光的衍射现象常见的光的衍射现象光光通通过过狭狭缝缝的的衍衍射射现现象象：单单色色光光通通过过狭狭缝缝时时，在在屏屏幕幕上上出出现现明明暗暗相相间间的的条条纹纹，中中央央为为.中中央央条条纹纹较较较较，往往两两边边条条纹纹渐渐渐渐.白白光光通通过过狭狭缝缝时时，在在屏屏上上出出现现条条纹纹.中中央为央为条纹条纹.明纹明纹宽宽亮亮窄窄暗暗彩色彩色白白光光通通过过小小孔孔的的衍衍射射现现象象：光光通通过过小小孔孔时时(孔孔很很小小)在在屏屏上上会会出出现现的的圆圆环，中间亮斑很亮环，中间亮斑很亮.光光照照到到小小圆圆板板上上的的衍衍射射现现象象：当当光光照照到到不不透透明明的的小小圆圆板板上上，在在屏屏上上圆圆板板的的阴阴影影中中心心，出出现现亮亮斑斑亮亮斑斑.这这是是光能发生衍射现象的有力证据之一光能发生衍射现象的有力证据之一.明暗相间明暗相间泊松泊松5.光的电磁说光的电磁说(1)麦麦克克斯斯韦韦在在研研究究电电磁磁场场理理论论时时预预言言了了电电磁磁波波的的存存在在，并并且且从从理理论论上上得得出出了了电电磁磁波波的的传传播播速速度度跟跟实实际际测测得得的的光光速速相相同同，在在此此基基础础上上，麦麦克克斯斯韦韦提提出出了了光光的的电电磁磁说说：光光是是一一种种 .电磁波电磁波(2)用用实实验验证证实实了了电电磁磁波波的的存存在在，测测得得电电磁磁波波的的传传播播速速度度确确实实等等于于，并并且且证证明明了了电电磁磁波波也也能能产产生生反反射射、折折射射、干干涉涉、衍衍射射等等现现象象，这这就就从从实实验上证实了光是一种验上证实了光是一种.(3)光光的的电电磁磁说说的的重重要要意意义义是是确确定定了了光光的的电磁本质电磁本质.6.光的偏振光的偏振(1)只只有有波波才才能能发发生生偏偏振振现现象象，光光的的偏偏振现象表明光是一种振现象表明光是一种波波.赫兹赫兹光速光速电磁波电磁波横横横横(2)自然光与偏振光自然光与偏振光自自然然光光：在在任任意意一一个个垂垂直直于于光光传传播播方方向振动的光波的强度都相同向振动的光波的强度都相同.偏偏振振光光：在在垂垂直直于于光光传传播播方方向向的的平平面面内内，只只沿沿某某一一个个特特定定方方向向振振动动的的光光.除除了了直直接接从从光光源源发发出出的的光光外外，日日常常生生活活中遇到的光大都是偏振光中遇到的光大都是偏振光.(3)光光的的偏偏振振的的应应用用：立立体体电电影影、照照相相机机镜头、消除车灯眩光等镜头、消除车灯眩光等.光的干涉现象的分析与计算光的干涉现象的分析与计算 在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中,光光屏屏上上P点点到到双双缝缝S1、S2的的距距离离之之差差s1=0.75m，光光屏屏上上Q点点到到双双缝缝S1、S2的的距距离离之之差差s2=1.5m.若若用用频频率率=6.01014Hz的黄光照射双缝，则的黄光照射双缝，则()A.P点出现亮纹，点出现亮纹，Q点出现暗纹点出现暗纹B.P点出现暗纹，点出现暗纹，Q点出现亮纹点出现亮纹C.两点均出现亮纹两点均出现亮纹D.两点均出现暗纹两点均出现暗纹由由光光的的频频率率=6.01014Hz，知知光光的的波波长长=c/=510-7mP点点 到到 双双 缝缝 S1、S2的的 距距 离离 之之 差差s1=0.75m=7.510-7m=1.5Q点点 到到 双双 缝缝 S1、S2的的 距距 离离 之之 差差s2=1.5m=1510-7m=3，因因此此，P点点出出现现暗暗纹纹，Q点点出出现现亮亮纹纹，本本题题的的正正确确答答案案是是选选项项B.在在两两相相干干波波相相遇遇的的区区域域中中，判判断断各各点点的的明明暗暗情情况况是是通通过过该该点点到到两两缝缝的的路路程程差差的的大小与波长的关系进行判断的大小与波长的关系进行判断的.变变式式训训练练1：如如图图12-2-4所所示示是是研研究究光光的的双双缝缝干干涉涉的的示示意意图图，挡挡板板上上有有两两条条狭狭缝缝S1、S2，由由S1和和S2发发出出的的两两列列波波到到达达屏屏上上时时会会产产生生干干涉涉条条纹纹，已已知知入入射射激激光光的的波波长长为为，屏屏上上的的P点点到到两两缝缝S1和和S2的的距距离离相相等等，如如果果把把P处处的的亮亮条条纹纹记记作作第第0号号亮亮纹纹，由由P向向上上数数，与与0号号亮亮纹纹相相邻邻的的亮亮纹纹为为1号号亮亮纹纹，与与1号号亮亮纹纹相相邻邻的的亮亮纹纹为为2号号亮亮纹纹，则则P1处处的的亮亮纹纹恰恰好好是是10号号亮亮纹纹.设设直直线线S1P1的长度为的长度为r1，S2P1的长度为的长度为r2，则则r2-r1等于等于()A.9.5B.10C.10.5 D.20图图12-2-4 解解析析：由由题题设设可可知知，从从中中央央亮亮条条纹纹P算算起起，P1点点处处是是第第10号号亮亮条条纹纹的的位位置置，表表明明S1、S2缝缝到到P1处处的的距距离离差差r2-r1为为波波长长的的整整数数倍倍，且且刚刚好好是是10个个波波长长，所所以以，选选项项B正确正确光的衍射现象的应用光的衍射现象的应用抽抽制制高高强强度度纤纤维维细细丝丝时时可可用用激激光光监监控控其其粗粗细细，如如图图12-2-5所所示示，观观察察激激光光束束经经过过细细丝丝时时在在光光屏屏上上所所产产生生的的条条纹纹即即可可判判断断细细丝丝粗粗细细的的变变化化()A.这是光的干涉现象这是光的干涉现象B.这是光的折射现象这是光的折射现象C.如果屏上条纹变宽，如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽，如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细表明抽制的丝变细 图图12-2-5这这是是光光的的衍衍射射现现象象产产生生的的，在在屏屏上上产产生生的的条条纹纹的的宽宽度度与与抽抽制制的的丝丝的的粗粗细细有有关关，由由衍衍射射现现象象的的特特点点可可知知，抽抽制制的的丝丝越越细细，则则屏屏上上条条纹纹越越宽宽，本本题题的的正确答案是选项正确答案是选项D.这这种种细细丝丝的的衍衍射射现现象象与与单单狭狭缝缝的的衍衍射相似，可以借鉴其结论进行解释射相似，可以借鉴其结论进行解释.变变式式训训练练2：在在用用单单色色平平行行光光照照射射单单缝缝，观观察衍射现象时，下面说法正确的是察衍射现象时，下面说法正确的是()A.缝越长，衍射现象越明显缝越长，衍射现象越明显B.缝越宽，衍射现象越明显缝越宽，衍射现象越明显C.照射光的波长越短，衍射现象越明显照射光的波长越短，衍射现象越明显D.照射光的波长越长，衍射现象越明显照射光的波长越长，衍射现象越明显 解解析析：根根据据衍衍射射的的特特征征可可以以判判断断，本本题的正确答案是题的正确答案是D.D光的偏振现象的应用光的偏振现象的应用关关于于光光的的偏偏振振，下下列列说说法法中中不不正正确确的的是是()A.自然光通过偏振片后就变成了偏振光自然光通过偏振片后就变成了偏振光B.立体电影就利用了光的偏振现象立体电影就利用了光的偏振现象C.在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面、池池中中的的鱼鱼等等景景象象时时，可可在镜头前装一偏振滤光片，使图像清晰在镜头前装一偏振滤光片，使图像清晰D.一一列列光光在在界界面面上上发发生生反反射射与与折折射射，反反射射光光与与折射光都是偏振的，且偏振方向都相同折射光都是偏振的，且偏振方向都相同自自然然光光通通过过偏偏振振片片后后就就变变成成了了偏偏振振光光，这这是是偏偏振振光光产产生生的的一一个个方方法法，答答案案A正正确确；立立体体电电影影是是两两偏偏振振光光同同时时放放出出，属属于于光光的的偏偏振振现现象象，答答案案B正正确确；在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面、池池中中的的鱼鱼等等景景象象时时，可可在在镜镜头头前前装装一一偏偏振振滤滤光光片片，这这样样做做可可以以减减少少反反射射光光的的干干扰扰，使使图图像像清清晰晰，答答案案C正正确确；D选选项项中中反反射射与与折折射射光光都都是是偏偏振振的的，但但偏偏振振方方向向不不同同.选选D.变变式式训训练练3：两两个个偏偏振振片片紧紧靠靠在在一一起起，将将它它们们放放在在一一盏盏灯灯的的前前面面以以致致没没有有光光通通过过如如果果将将其其中中的的一一片片旋旋转转180，在在旋旋转转过过程程中中，将将会会产产生生下下述述的的哪哪一一种现象种现象()A透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零 B透透过过偏偏振振片片的的光光强强先先增增强强，然然后后减减少少到到非非零零的最小值的最小值 C透过偏振片的光强在整个过程中都增强透过偏振片的光强在整个过程中都增强 D透透过过偏偏振振片片的的光光强强先先增增强强，再再减减弱弱，然然后后又又增强增强 解解析析：起起偏偏器器和和检检偏偏器器的的透透振振方方向向垂垂直直时时，没没有有光光通通过过；透透振振方方向向平平行行时时，光光强强度度达达到到最最大大当当其其中中一一个个偏偏振振片片转转动动180 的的过过程程中中，两两偏偏振振片片的的透透振振方方向向由由垂垂直直到到平平行行再再到到垂垂直直，所所以以通通过过的的光光先先增增强强，又又减减小小到到零零，选项选项A正确正确几何光学与物理光学的综合应用几何光学与物理光学的综合应用光光束束1和和光光束束2通通过过三三棱棱镜镜的的传传播播路路径径如如图图12-2-6所示所示.针对光束针对光束1和光束和光束2，图图12-2-6以下说法正确的是以下说法正确的是()A.两束光束在棱镜中的传播时间相等两束光束在棱镜中的传播时间相等B.两两束束光光束束以以相相同同的的入入射射角角从从水水中中斜斜射射入入空空气气中中时时，如如果果光光束束1发发生生全全反反射射，那那么么光光束束2也也一定发生全反射一定发生全反射C.两两束束光光在在大大气气中中传传播播遇遇到到浮浮尘尘等等小小颗颗粒粒时时，光束光束2的衍射比光束的衍射比光束1明显明显D.通通过过同同一一实实验验装装置置观观察察两两束束光光的的双双缝缝干干涉涉条条纹，光束纹，光束1的条纹间距比光束的条纹间距比光束2的小的小由由图图可可知知，1、2光光束束进进入入三三棱棱镜镜后后，光光束束2的的偏偏折折程程度度更更大大，所所以以光光束束2的的折折射射率率大大，频频率率大大，波波长长小小，在在介介质质中中的的速速度度小小，所所以以传传播播相相同同的的距距离离用用的的时时间间更更长长，A错错；由由可可知知，折折射射率率大大的的光光束束2的的临临界界角角小小，所所以以当当光光束束1发发生生全全反反射射时时，光光束束2也也一一定定发发生生了了全全反反射射，B对对；发发生生明明显显衍衍射射的的条条件件是是波波长长比比障障碍碍物物的的尺尺寸寸大大或或相相当当，所所以以波波长长大大的的光光束束1更更容容易易发发生生明明显显衍衍射射，C错错；双双缝缝干干涉涉实实验验中中，波波长长越越长长，条条纹纹间间距越大，距越大，D错，故选错，故选B.由由于于几几何何光光学学中中的的折折射射、全全反反射射与与折折射射率率有有关关，而而物物理理光光学学中中的的干干涉涉、衍衍射射现现象象也也与与折折射射率率、频频率率、波波长长有有关关，所所以以这这两两部部分分知知识识常常结结合合在在一一起起出出题题，折折射射率率是是联联系系这这两两部部分分的的桥桥梁梁.一一般般根根据据题题目目先先分分析析出出折折射射率率的的大大小小关关系系，折折射射率率大大的的光光，频频率率大大，临临界界角角小小，在在介介质质中中的的速速度度小小，波波长长小小，干干涉涉、衍衍射射条条纹纹窄窄.将将这这些些知知识识点点记记忆忆清楚，就能快速、准确的答题清楚，就能快速、准确的答题.