2022年高中物理第章光的波动性章末分层突破教师用书教科版选修- .pdf

1 第 5 章 光的波动性 自我校对 频率相位差振动方向kld干涉差不多小偏振名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 光的干涉和衍射的比较1. 两者的产生条件不同：产生干涉的条件是两列光波频率相同，振动方向相同， 相位差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小2图样特点不同： 单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间且亮度基本相同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮，其他窄且暗的明暗相同条纹，并且各相邻条纹间距不等3波长对条纹间距的影响：无论是双缝干涉还是单缝衍射，所形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大双缝干涉中相邻明纹或暗纹间距为xld. 用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图像更清晰 如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况下列说法正确的是( ) 图 5-1A当做单缝实验时，光强分布图如乙所示B当做单缝实验时，光强分布图如丙所示C当做双缝实验时，光强分布图如乙所示D当做双缝实验时，光强分布图如丙所示E换用太阳光做单缝实验，光屏上会出现彩色的不均匀条纹【解析】当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A项正确， B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C项错误， D项正确；换用太阳光做单缝实验，太阳光通过单缝衍射形成彩色不均匀条纹，E正确名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 【答案】ADE 一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后面的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹 现将其中一条缝挡住，让这束红光只通过一条缝，则在光屏上可以看到什么现象？【解析】这束红光通过双缝时产生了干涉现象，说明每一条缝都很窄，满足这束红光发生干涉的条件这束红光通过双缝时在光屏上形成的干涉图样的特点是中央出现亮条纹，两侧对称地出现等间距的明暗相间条纹而这束红光通过单缝时形成的衍射图样的特点是中央出现较宽的亮条纹，两侧出现对称的不等间距的明暗相间条纹，且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减弱，所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少【答案】见解析1产生干涉是有条件的，产生衍射只有明显不明显之说2干涉与衍射的本质都是光波叠加的结果光的波动性的应用光是一种横波， 光经过双缝时会发生双缝干涉，光经薄膜反射会发生薄膜干涉，光经过小孔或狭缝会发生衍射，光经过偏振片后的强度会发生变化，如何利用光的这些不同的特性呢？1利用光的双缝干涉测光的波长等物理量单色光发生双缝干涉时会在屏上形成明暗相间的条纹，且条纹间距满足公式yld；若已知 y、l、d则可求 ，若已知l、d、 则可求 y. 2利用光的薄膜干涉检查薄膜厚度变化或检查工件表面是否平整，还可使光增透或增反在薄膜干涉图样中，同一条纹对应同一厚度的薄膜，所以条纹形状与薄膜等厚线的形状一致3利用单缝衍射确定缝宽单缝衍射的条纹宽度与缝宽和波长有确定的关系，根据条纹宽度变化即可确定缝宽变化情况4利用偏振片改变光的强度自然光经镜面反射后的反射光为偏振光，偏振片的偏振化方向与光的偏振方向的夹角不同，透过偏振片的光强度也就不同，根据这一原理可以有效地减少反射光的影响如图 5-2 所示，a是一偏振片，a的透振方向为竖直方向下列四种入射光束哪几种照射a时能在a的另一侧观察到透射光( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 图 5-2A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的光E以上四种光都可以【解析】根据光的偏振知识，只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光最强，当二者垂直时，光完全不能透过当二者间的夹角在090逐渐增加时，透射光逐渐减弱太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45角振动的光均能通过偏振片【答案】ABD 如图 5-3 所示，某三棱镜的截面是一直角三角形，棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB和AC折射后射出为了使上述入射光线能从AC面射出，求折射率n的取值范围图 5-3【解析】设第一次发生折射时入射角和折射角分别为 和 ，第二次发生折射时的入射角为 则 sin n sin 要在AC面上不发生全反射，要求sin 1n同时由题可知：90， 60因此有：n72. 又n本身大于 1，故n的取值范围为1n72. 【答案】1n72名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 获取偏振光的方法1让自然光通过一块偏振片2让自然光射到两种介质的交界面上，使反射光与折射光垂直时，反射光就是偏振光3让自然光射到两种介质的交界面上，当反射光与折射光垂直时，折射光经过多次折射以后就是偏振光1.(2015 全国卷 ) 如图5-4，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线则 ( ) 图 5-4A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B在真空中，a光的波长小于b光的波长C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，则折射光线a首先消失E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距【解析】通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度， 玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确由ncv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确做双缝干涉实验时，根据xLd 得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误【答案】ABD 2(2015天津高考改编) 中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的图5-5 是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 图 5-5A在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量小C在同一介质中传播时两种光的频率相同D以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光E以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光【解析】由题图可知，a光在同一介质中的折射率大，其频率大选项C错误根据ncv，知a光在玻璃中的传播速度小，选项A正确当a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路图如图所示，由图可知，a光的侧移量大，选项B正确由 sin C1n，可知a光的临界角小，即a光比b光容易发生全反射，因此在空气中只能看到一种光时，一定是b光，选项D错误， E正确【答案】ABE 3(2015全国卷 ) 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x1与 绿 光 的 干 涉 条纹 间 距x2相 比 ，x1_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_mm. 【解析】由公式 xLd 可知， x1x2. 相邻亮条纹之间的距离为x10.55 mm2.1 mm，双缝间的距离dLx，代入数据得d0.300 mm. 【答案】0.300 4(2015福建高考改编) 如图 5-6，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则 a和 b，na和nb的大小关系为a_b，na_nb. 图 5-6【解析】一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 长所以 ab，nanb. 【答案】5(2016江苏高考) (1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，即两列光的 _相同 如图 5-7 所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在_( 选填“A”“B”或“C”) 点会出现暗条纹图 5-7(2) 在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长5.89107m ，双缝间的距离d1 mm ，双缝到屏的距离l2 m求第 1 个亮条纹到第11 个亮条纹的中心间距【解析】(1) 当一束光投射到两条相距很近的狭缝上，狭缝成了两个光源，两列光的频率、相位、振动方向相同A、B两点是振动加强点，出现亮条纹，C点是波峰与波谷的叠加，为振动减弱点，出现暗条纹(2) 相邻亮条纹的中心间距xld由题意知，亮条纹的数目n10 解得Lnld，代入数据得L1.178102 m. 【答案】(1) 频率C(2)1.178 102m 我还有这些不足：(1) (2) 我的课下提升方案：(1) (2) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -