高考物理复习机械振动机械波光电磁波相对论简介基础课时4光的干涉衍射和偏振激光选修.pptx

基础诊断,考点突破,随堂演练,基础课时,4,光干涉、衍射和偏振,激光,1/38,知识梳理,知识点一、光干涉,1,.,产生条件：,两列光,_,相同，振动方向,_,，且含有恒定相位差，才能产生稳定干涉图样。,2.,两种经典干涉：,(1),杨氏双缝干涉。,原理如图,1,所表示。,图,1,频率,相同,2/38,明、暗条纹条件,(,),单色光：形成,_,条纹，中央为明条纹。,a.,光旅程差,r,r,2,r,1,_,(,k,0,，,1,，,2,，,),，光屏上出现明条纹。,b.,光旅程差,r,r,2,r,1,_(,k,0,，,1,，,2,，,),，光屏上出现暗条纹。,(,),白光：光屏上出现,_,条纹，且中央亮条纹是,_,(,填写颜色,),。,相邻两个亮条纹或暗条纹中心间距公式：,x,_,。,明暗相间,k,彩色,白色,3/38,(2),薄膜干涉。,相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜两个表面,_,两列光波。,图样特点：同双缝干涉，同一条亮,(,或暗,),纹对应薄膜,_,相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。,知识点二、光衍射偏振,1,.,光衍射,(1),发生显著衍射条件：只有当障碍物尺寸与光波长,_,_,，甚至比光波长,_,时候，衍射现象才会显著。,不多,反射,厚度,相差,还小,4/38,(2),衍射条纹特点：,单缝衍射和圆孔衍射图样比较。,单缝衍射,圆孔衍射,单色光,中央为亮且宽条纹，两侧为_,_条纹，且越靠外，亮条纹亮度_，宽度_,中央是大且亮圆形亮斑，周围分布着_同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹亮度_,_，宽度_；亮环或暗环间距离随圆孔半径增大而_,白光,中央为亮且宽白色条纹，两侧为亮度_、宽度_彩色条纹，其中最靠近中央色光是紫光，离中央最远是红光,中央是大且亮白色亮斑，周围是不等间距彩色_,明暗,相间,越弱,越小,逐步变暗,变窄,明暗相间,减小,同心圆环,越,弱,越小,5/38,泊松亮斑,(,圆盘衍射,),：当光照到,_,选填,“,透明,”,或,“,不透明,”,),半径很小小圆盘上时，在圆盘阴影中心出现,_,(,在阴影外还有不等间距明暗相间圆环),。,2,.,光偏振现象,(1),偏振,光波只沿,_,方向振动。,(2),自然光,太阳、电灯等普通光源发出光，包含在垂直于传输方向上沿,_,振动光，而且沿各个方向振动光波,_,都相同，这种光叫做自然光。,不透明,亮斑,某一特定,一切方向,强度,6/38,(3),偏振光,在,_,于传输方向平面上，只沿某个特定方向振动光。光偏振证实光是,_,。自然光经过偏振片后，就得到了偏振光。,垂直,横波,知识点三、激光特点及应用,1.,是相干光，含有高度相干性。可用来传递信息。,2.,平行度非常好。可用来进行准确测距。,3.,亮度高。利用激光束来切割、焊接及在很硬材料上打孔。,7/38,思索,以下说法是否正确，正确画,“,”,，错误画,“”,。,(1),横波、纵波都能发生偏振现象。,(,),(2),当振动情况完全相同两个光源与屏上某点距离之差等于,0,时，出现亮条纹。,(,),(3),阳光下茂密树荫中地面上圆形亮斑是光衍射形成。,(,),(4),阳光在水面反射光是偏振光。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),8/38,诊疗自测,1.,以下属于光干涉现象是,_,。,解析,图,A,属于单缝衍射，图,B,属于薄膜干涉，图,C,属于薄膜干涉，图,D,属于白光色散，故属于光干涉现象是,B,、,C,。,答案,BC,9/38,2.,单色光源发出光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到图样是下列图中,_,解析,光双缝干涉条纹是等间距、等宽度明暗相间条纹，而在光单缝衍射图样中，中间是宽度最大、最亮明纹，在中央条纹两边明条纹宽度越来越小，亮度也越来越低，故只有,A,正确。,答案,A,10/38,3.,下述试验现象中，因为光干涉而形成现象有,_,。,A.,水面上油膜彩色条纹,B.,肥皂泡上彩色条纹,C.,两块捏紧在一起玻璃片上彩色条纹,D.,经过两支铅笔狭缝所看到远处日光灯彩色条纹,解析,水面上油膜、肥皂泡、两块捏紧在一起玻璃片上产生彩色条纹均为薄膜干涉。油膜上彩色条纹是因为光经油膜上、下表面反射相遇干涉而形成，肥皂泡上彩色条纹是光经肥皂薄膜前、后表面反射相遇干涉而形成，两块捏紧在一起玻璃片上彩色条纹是光经玻璃片之间空气层上、下表面反射相遇干涉而形成，而经过两支铅笔狭缝所看到日光灯彩色条纹是单缝衍射结果。,答案,ABC,11/38,4.,如图,2,所表示，偏振片,P,透振方向,(,用带有箭头实线表示,),为竖直方向。以下四种入射光束中，能在,P,另一侧观察到透射光是,(,),图,2,A.,太阳光,B.,沿竖直方向振动光,C.,沿水平方向振动光,D.,沿与竖直方向成,45,角方向振动光,12/38,解析,偏振片只让沿某一方向振动光经过，当偏振片透振方向与光振动方向不一样时，透射光强度不一样，它们平行时最强，而垂直时最弱。太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在,P,另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动光，振动方向与偏振片透振方向相同，当然能够看到透射光；沿水平方向振动光，其振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成,45,角方向振动光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光。,答案,ABD,13/38,5.,在观察光双缝干涉现象试验中：,(1),将激光束照在如图,3,乙所表示双缝上，在光屏上观察到现象是图,3,甲中,_,。,图,3,14/38,(2),换用间隙更小双缝，保持双缝到光屏距离不变，在光屏上观察到条纹宽度将,_,；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝距离，在光屏上观察到条纹宽度将,_(,以上均选填,“,变宽,”,、,“,变窄,”,或,“,不变,”),。,答案,(1)A,(2),变宽变窄,15/38,考点一光干包括衍射,单缝衍射与双缝干涉比较,两种现象,比较项目,单缝衍射,双缝干涉,不一样点,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,条纹清楚，亮度基本相等,相同点,干涉、衍射都是波特有现象，属于波叠加；干涉、衍射都有明暗相间条纹,16/38,【例,1,】,关于杨氏双缝干涉试验，以下说法正确是,_,。,A.,单缝作用是取得频率相同两相干光源,B.,双缝作用是取得两个振动情况相同相干光源,C.,光屏上距两缝旅程差等于半个波长整数倍处出现暗条纹,D.,照射到单缝单色光频率越高，光屏上出现条纹越宽,答案,B,17/38,【例,2,】,抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图,4,所表示，激光束越过细丝时产生条纹和它经过遮光板一样宽度窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生条纹即可判断细丝粗细改变，以下叙述中正确是,_,。,图,4,18/38,A.,这里应用是光衍射现象,B.,这里应用是光干涉现象,C.,假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变粗,D.,假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变细,解析,因为是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光衍射现象，当抽制丝变细时候，丝直径较靠近激光波长，条纹间距就大，,A,、,D,正确。,答案,AD,19/38,【变式训练】,1.,干涉和衍射图样,如图,5,所表示，甲、乙为单色光经过窄缝后形成明暗相间两种条纹图样。以下选项中说法正确是,_。,图,5,A.,甲为单缝衍射图样,B.,乙为双缝干涉图样,C.,甲为双缝干涉图样,D.,乙为单缝衍射图样,解析,干涉图样是等间距，衍射图样是中间宽两边窄。,答案,AB,20/38,2.,薄膜干涉,把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，组成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图,6,所表示。这时能够看到明暗相间条纹。下面关于条纹说法中正确是,_,。,图,6,A.,干涉条纹是光在空气尖劈膜前后两表面反射形成两列光波叠加结果,B.,干涉条纹中暗条纹是上述两列反射光波谷与波谷叠加结果,C.,将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动,D.,观察薄膜干涉条纹时，应在入射光另一侧,21/38,解析,依据薄膜干涉产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以,A,项正确，,B,项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光同一侧，故,D,项错误；条纹位置与空气膜厚度是对应，当上玻璃板平行上移时，同一厚度空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故,C,项正确。,答案,AC,22/38,考点二光偏振现象,自然光和偏振光比较,自然光,(,非偏振光,),偏振光,光起源,直接从光源发出光,自然光经过起偏器后光,光振动方向,在垂直于光传输方向平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动光强度相同,在垂直于光传输方向平面内，光振动沿特定方向,23/38,【例,3,】,如图,7,所表示，白炽灯右侧依次平行放置偏振片,P,和,Q,，,A,点位于,P,、,Q,之间，,B,点位于,Q,右侧。旋转偏振片,P,，,A,、,B,两点光强度改变情况是,_,。,图,7,A.,A,、,B,均不变,B.,A,、,B,都有改变,C.,A,不变，,B,有改变,D.,A,有改变，,B,不变,24/38,解析,白炽灯光包含向各方向振动光，且各个方向振动光强度相等，所以旋转偏振片,P,时各方向透射光强度相同，故,A,点光强度不变；白炽灯光经偏振片,P,后变为偏振光，当,P,旋转时，只有与,Q,偏振方向一致时才有光透过，所以,B,点光强有改变，选项,C,正确。,答案,C,25/38,【变式训练】,3.,光偏振现象说明光是横波。以下现象中不能反应光偏振特征是,_,。,A.,一束自然光相继经过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光强度发生改变,B.,一束自然光入射到两种介质分界面上，当反射光线与折射光线之间夹角恰好是,90,时，反射光是偏振光,C.,日落时分，拍摄水面下景物，在摄影机镜头前装上偏振滤光片能够使景像更清楚,D.,经过手指间缝隙观察日光灯，能够看到彩色条纹,26/38,解析,在垂直于传输方向平面上，沿着某个特定方向振动光是偏振光，选项,A,、,B,反应了光偏振特征，,C,是偏振现象应用，,D,是光衍射现象。,答案,D,27/38,1.,在双缝干涉试验中，以白色光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中一缝前放一红色滤光片,(,只能透过红光,),，另一缝前放一绿色滤光片,(,只能透过绿光,),，这时,_,。,A.,只有红色和绿色双缝干涉条纹，其它颜色双缝干涉条纹消失,B.,红色和绿色双缝干涉条纹都不存在，其它颜色双缝干涉条纹依然存在,C.,任何颜色双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮,D.,屏上无任何光亮,28/38,解析,两列光波发生干涉条件之一是频率相同，利用双缝将一束光分成能够发生干涉两束光，可在光屏上形成干涉条纹，当分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不一样，不能发生干涉，所以屏上不会存在双缝干涉条纹，选项,C,正确。,答案,C,29/38,2.,如图,8,所表示试验装置观察光薄膜干涉现象。图,(a),是点燃酒精灯,(,在灯芯上洒些盐,),，图,(b),是竖立附着一层肥皂液薄膜金属丝圈。将金属丝圈在其所在竖直平面内迟缓旋转，观察到现象是,_,。,图,8,30/38,A.,当金属丝圈旋转,30,时干涉条纹同方向旋转,30,B.,当金属丝圈旋转,45,时干涉条纹同方向旋转,90,C.,当金属丝圈旋转,60,时干涉条纹同方向旋转,30,D.,干涉条纹保持原来状态不变,解析,金属丝圈转动，改变不了肥皂液膜上薄下厚形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内转动无关，依然是水平干涉条纹，,A,、,B,、,C,错误，,D,正确。,答案,D,31/38,3.,如图,9,所表示，让太阳光经过,M,上小孔,S,后照射到,M,右方一偏振片,P,上，,P,右侧再放一光屏,Q,，现使,P,绕着平行于光传输方向轴匀速转动一周，则关于光屏,Q,上亮度改变情况，以下说法中正确是,_,。,图,9,A.,只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，转到其它位置时光屏上无亮光,B.,光屏上亮、暗交替改变,C.,光屏上亮度不变,D.,光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动,C,32/38,4.,如图,10,所表示，当用激光照射直径小于激光束不透明圆盘时，在圆盘后屏上阴影中心出现了一个亮斑。这是光,(,填,“,干涉,”“,衍射,”,或,“,直线传输,”,),现象，这一试验支持了光,(,填,“,波动说,”“,微粒说,”,或,“,光子说,”,),。,图,10,33/38,解析,圆盘后屏上阴影中心出现了一个亮斑，一定不是光直线传输现象造成，是光在传输过程中绕过障碍物形成现象，属于光衍射，衍射是波特征，所以这一试验支持了光波动说。,答案,衍射波动说,34/38,5.(1),激光含有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光叙述正确是,。,A.,激光是纵波,B.,频率相同激光在不一样介质中波长相同,C.,两束频率不一样激光能产生干涉现象,D.,利用激光平行度好特点能够测量月球到地球距离,(2),如图,11,甲所表示，在杨氏双缝干涉试验中，激光波长为,5.30,10,7,m,，屏上,P,点距双缝,S,1,和,S,2,旅程差为,7.95,10,7,m,，则在这里出现应是,(,选填,“,明条纹,”,或,“,暗条纹,”,),。现改用波长为,6.30,10,7,m,激光进行上述试验，保持其它条件不变，则屏上条纹间距将,(,选填,“,变宽,”,、,“,变窄,”,或,“,不变,”,),。,35/38,图,11,(3),如图乙所表示，一束激光从,O,点由空气射入厚度均匀介质，经下表面反射后，从上表面,A,点射出。已知入射角为,i,，,A,与,O,相距,l,，介质折射率为,n,，试求介质厚度,d,。,36/38,37/38,38/38,