2021届高考物理一轮复习方略关键能力·题型突破: 选修3-4 2.2 光的波动性 电磁波 相对论 .doc
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1、关键能力题型突破考点一光的干涉双缝干涉【典例1】(2019全国卷)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可_;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=_;(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。
2、则所测单色光的波长为_nm(结果保留3位有效数字)。 【通型通法】1.题型特征:光的干涉。2.思维导引:(1)明确影响条纹间距的因素l、d、。(2)由题给的条件对照x=ld,确定光波波长。【解析】(1)选B。x=ld,因x越小,目镜中观察到的条纹数越多,将单缝向双缝靠近,对条纹个数无影响,A错误;如l减小,则条纹个数增多,B正确,C错误;若d减小,则条纹个数减少,D错误。(2)相邻两条暗条纹之间的距离是x0=xn-1,由公式得x0=ld,所以=xd(n-1)l。(3)把各数据代入波长公式,有:=0.30010-37.5610-331.20 m=6.3010-7 m=630 nm。答案:(1)B
3、(2)xd(n-1)l(3)630薄膜干涉【典例2】关于薄膜干涉,下列说法中正确的是()A.只有厚度均匀的薄膜,才会发生干涉现象B.只有厚度不均匀的楔形薄膜,才会发生干涉现象C.厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D.观察肥皂液膜的干涉现象时,观察者应和光源在液膜的同一侧【通型通法】1.题型特征:光的薄膜干涉。2.思维导引:(1)薄膜干涉是通过一侧光照射到薄膜前后两个面反射回来形成的同频率的光形成的。(2)前后两个面反射回来的光波的路程差,为波长的整数倍,振动加强出现明条纹;为半个波长奇数倍,振动减弱出现暗条纹。【解析】选D。当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时,只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动
4、加强的条件,就会出现明条纹,满足振动减弱的条件就会出现暗条纹。这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现;当薄膜厚度均匀时,不会出现干涉条纹,但也发生干涉现象,如果是单色光照射,若满足振动加强的条件,整个薄膜前方都是亮的,否则整个薄膜的前方都是暗的;如果是复色光照射,某些颜色的光因干涉而减弱,另一些颜色的光会因干涉而加强,减弱的光透过薄膜,加强的光被反射回来,这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色,但不形成干涉条纹。1.双缝干涉:(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)明暗条纹的判断方法:如图所示,光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差为r=r2-r1。当r=k(k=0,1,
5、2)时,光屏上P处出现明条纹。当r=(2k+1)2(k=0,1,2)时,光屏上P处出现暗条纹。(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。(4)双缝干涉形成的条纹是等间距的,两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比,即x=ld。2.薄膜干涉:(1)形成原因: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。光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA和后表面BB分别反射回来,形成两列频率相同的光波,并且叠加。(2)明暗条纹的判断方法:两个表面反射回来的两列光波的路程差r,等于薄膜厚度的2倍。在P1、P2处,r=n(n=1,2,3),薄膜上出现明条纹。在Q处,
6、r=(2n+1)2(n=0,1,2,3),薄膜上出现暗条纹。(3)条纹特点:单色光:明暗相间的水平条纹;白光:彩色水平条纹。(4)薄膜干涉的应用。干涉法检查平面如图所示,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,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。【加固训练】1.(多选)(2017全国卷)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是()A.改用红色激光 B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动
7、【解析】选A、C、D。据x=ld可知改用红色激光、减小双缝间距、屏幕向远离双缝的位置移动可增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,故选A、C、D。2.把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入(如图),这时可以看到亮暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是()A.将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,条纹变疏B.将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,条纹变疏C.上玻璃板是被检测件,下玻璃板是标准件D.亮暗相间的条纹在上玻璃板的上表面上【解析】选B。当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,相邻亮条纹间距变小,所以干涉条纹会变密;若将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,相邻亮条纹
8、间距变大,所以干涉条纹会变疏,故A项错误,B项正确;该图中,上玻璃板是标准件,下玻璃板是被检测件,故C项错误;从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,发生干涉现象,出现条纹,所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的,条纹在上玻璃板的下表面上,故D项错误。考点二光的衍射偏振光的衍射【典例3】(2019江苏高考)将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的_(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度_(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显。【通型通法】1.题型特征:光的衍射现象。2
9、.思维导引:(1)光能绕过障碍物的现象,是光的衍射现象。(2)当障碍物或缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长小时,能发生明显衍射现象。【解析】通过两支铅笔中间的缝能看到彩色条纹,说明光绕过缝而到人的眼睛,所以这是光的衍射现象;由发生明显衍射条件可知,当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长小得多时能发生明显衍射现象。答案:衍射接近光的偏振【典例4】(多选)关于光的偏振,下列说法正确的是()A.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光B.拍摄水面下的景物时,加偏振片可使像更清晰C.所有的波都具有偏振现象D.立体电影是应用光的偏振的一个实例E.自然光射到两种介质的界面上,折射光是偏振光,反射光不是偏振
10、光【解析】选A、B、D。自然光通过偏振片后,从而得到在某一方向振动的光,这就是偏振光,故A项正确;拍摄水面下的景物时,为防止反射光,所以在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响,故B项正确;只有横波才能发生光的偏振现象,故C项错误;立体电影的制作利用了光的偏振现象,放映的时候也是用双镜头放映机,其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片,观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片,这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像,故D项正确;自然光是在垂直于传播方向上的沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同,透过一个偏振片后就成为偏振光,偏振光经过一个偏振片后仍是偏振光,故E项错误。光的干涉
11、和衍射的比较【典例5】(2019北京高考)利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大【通型通法】1.题型特征:光的干涉和衍射现象的比较。2.思维导引:(1)光的干涉现象是两列波的叠加,衍射是光绕过障碍物的现象。(2)单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮,往两边变窄;双缝干涉图样是明暗相间的条纹,条纹间距相等。【解析】选A。单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮,往两边变窄,双缝干涉图样是明暗相间的条
12、纹,条纹间距相等,条纹宽度相等,结合图2甲、乙可知,甲对应单缝,乙对应双缝,故A正确,B、C、D错误。1.对光的衍射的理解:(1)波长越长,衍射现象越明显,在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别。(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物小得多时,光才可以看作是沿直线传播的。2.单缝衍射与双缝干涉的比较:单缝衍射双缝干涉不同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3.光的偏振
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