人教版高三物理总复习 12.2光的波动性课件 鲁科.ppt

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1、第二节光的波动性第二节光的波动性2021/8/9 星期一1基础知识梳理基础知识梳理相同相同波波长整数倍整数倍奇数倍奇数倍2021/8/9 星期一22薄膜干涉：利用薄膜薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜如肥皂液薄膜)_反射的光相遇而形成的反射的光相遇而形成的图样中同一中同一条亮条亮(或暗或暗)条条纹上所上所对应薄膜厚度薄膜厚度_二、光的衍射二、光的衍射1定定义：光：光_的的现象叫象叫光的衍射光的衍射2发生明生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波尺寸比光的波长小或者跟波小或者跟波长差不多的条件下，差不多的条件下，才能才能发生明生明显的衍射的衍射现象象前后两面前

2、后两面相同相同离开直离开直线路径路径绕到障碍物阴影里到障碍物阴影里2021/8/9 星期一33泊松亮斑：当光照到不透光的小泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上板上时，在在圆板的阴影中心出板的阴影中心出现的亮斑的亮斑(在阴影外在阴影外还有有不等不等间距的明暗相距的明暗相间的的圆环)三、光的偏振三、光的偏振1偏振：光波只沿偏振：光波只沿_的方向振的方向振动，称，称为光的偏振光的偏振2自然光：太阳、自然光：太阳、电灯等普通光源灯等普通光源发出的光，出的光，包括在垂直于包括在垂直于传播方向上沿播方向上沿_振振动的光，而且沿各个方向振的光，而且沿各个方向振动的光波的的光波的_都都相同，相同，这种光叫做自然

3、光种光叫做自然光某一特定某一特定一切方向一切方向强强度度2021/8/9 星期一43偏振光：在偏振光：在_于于传播方向的平面播方向的平面上，只沿着某个特定方向振上，只沿着某个特定方向振动的光，叫做偏的光，叫做偏振光光的偏振振光光的偏振证明光是明光是_自然光自然光通通过_后，就得到了偏振光后，就得到了偏振光垂直垂直横波横波偏振片偏振片2021/8/9 星期一5课堂互动讲练课堂互动讲练一、光的干涉一、光的干涉现象的分析象的分析1获得相干光源的方法得相干光源的方法(1)为了了获得相干光源，科学家得相干光源，科学家们采用了采用了“一分一分为二二”的方法：将同一列光波分解成两列光波，它的方法：将同一列光

4、波分解成两列光波，它们具有相同的具有相同的频率和恒定的相位差，率和恒定的相位差，经过不同的不同的路程然后相遇，路程然后相遇，产生生稳定的干涉定的干涉现象象杨氏氏实验和薄膜干涉的相干光源都是和薄膜干涉的相干光源都是这样获得的得的2021/8/9 星期一6(2)由于不同光源发出的光频率一般不同，即由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定具有相同的频率和恒定的相位差，故一一定具有相同的频率和恒定的相位差，故一般情况下不易观察到光的干涉现象般情况下不易观察到光的干涉现象2两种典型的干涉现象两种典型的干涉现象(1)双缝干涉实验双

5、缝干涉实验双缝双缝S1、S2之间的距离为之间的距离为d，双缝到屏间的距，双缝到屏间的距离为离为l，屏上一点，屏上一点P到双缝距离分别为到双缝距离分别为r1和和r2，由图由图1221可以知双缝可以知双缝S1和和S2到屏上到屏上P点点的路程差为的路程差为(光程差光程差)r2r12021/8/9 星期一7若光程差若光程差是波长是波长的整数倍，即的整数倍，即n(n0,1,2,3)，P点将出现亮纹，如图点将出现亮纹，如图1221甲所示甲所示图图12212021/8/9 星期一82021/8/9 星期一9(2)薄膜干涉薄膜干涉如图如图1222所示，竖直的肥皂薄膜，由于所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，

6、形成上薄下厚的楔形，光照射重力的作用，形成上薄下厚的楔形，光照射到薄膜上时，在膜的前表面到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加并且叠加图图12222021/8/9 星期一102021/8/9 星期一11名名师点睛：点睛：(1)只有相干光才能形成只有相干光才能形成稳定的干定的干涉涉图样相干光是相干光是频率相同、振率相同、振动情况情况总相相同的光波一列光波分解同的光波一列光波分解为两列光波，可以两列光波，可以获得相干光得相干光(2)单色光形成明暗相色光形成明暗相间的干涉条的干涉条纹，白光形，白光形成彩色条

7、成彩色条纹2021/8/9 星期一12即即时应用用1如如图1223甲所示，在一甲所示，在一块平板玻璃上放置平板玻璃上放置一平凸薄透一平凸薄透镜，在两者之，在两者之间形成厚度不均匀的空气形成厚度不均匀的空气膜，膜，让一束一束单一波一波长的光垂直入射到的光垂直入射到该装置上，装置上，结果在上方果在上方观察到如察到如图乙所示的同心内疏外密的乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条状干涉条纹，称，称为牛牛顿环以下以下说法正确的是法正确的是()图12232021/8/9 星期一13干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的璃上表面反射光叠加形成的干涉现象是

8、由于凸透镜上表面反射光和玻干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的璃上表面反射光叠加形成的干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的均匀变化的干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的匀变化的ABCD2021/8/9 星期一14解析：解析：选A.薄膜干涉中的薄膜干涉中的“薄膜薄膜”指的是两指的是两个玻璃面之个玻璃面之间所所夹的空气膜，故的空气膜，故选项是正是正确的，确的，是是错误的两列波的光程差的两列波的光程差满足一足一定的条件：如两列波的光程差是半波定的条件：如两列波的光程差是半波长的偶的偶数倍

9、，形成明条数倍，形成明条纹；如两列波的光程差是半；如两列波的光程差是半波波长的奇数倍，形成暗条的奇数倍，形成暗条纹，明暗条，明暗条纹间的的距离由薄膜的厚度决定，薄膜厚度不均匀，距离由薄膜的厚度决定，薄膜厚度不均匀，则干涉条干涉条纹不等距，故不等距，故选项是正确的，是正确的，是是错误的故的故选项A正确正确2021/8/9 星期一15二、光的衍射二、光的衍射现象的分析象的分析1发生明生明显衍射的条件：只有当障碍物或孔衍射的条件：只有当障碍物或孔的尺寸接近光的波的尺寸接近光的波长时，衍射才是明，衍射才是明显的的2常常见的衍射的衍射现象：象：单缝衍射、小孔衍射和衍射、小孔衍射和泊松亮斑等泊松亮斑等3干

10、涉与衍射的比干涉与衍射的比较2021/8/9 星期一16内容内容 干涉干涉衍射衍射现象象在光重叠区域出在光重叠区域出现加加强强或减弱的或减弱的现象象光光绕过障碍物偏障碍物偏离直离直线传播的播的现象象产生生条件条件两束光两束光频率相同、率相同、相位差恒定，即相位差恒定，即必必须是相干光源是相干光源障碍物或孔的尺障碍物或孔的尺寸比波寸比波长小或相小或相差不多差不多(明明显衍射衍射的条件的条件)2021/8/9 星期一17内容内容干涉干涉衍射衍射典型典型实验杨氏双氏双缝干涉干涉实验、薄膜干涉薄膜干涉单缝衍射衍射(圆孔衍孔衍射、不透明射、不透明圆盘衍衍射射)图样特点特点中央明中央明纹，两，两边等等间距

11、分布的明暗相距分布的明暗相间条条纹中央最中央最宽最亮，两最亮，两边不等不等间距分布的距分布的明暗相明暗相间条条纹应用用检查平面，增透膜平面，增透膜 测定波定波长2021/8/9 星期一184干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理在衍射现象中，可以认为从单缝通过原理在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹加形成单缝衍射条纹2

12、021/8/9 星期一19名名师点睛：点睛：(1)白光白光发生光的干涉、衍射和光的生光的干涉、衍射和光的色散都可出色散都可出现彩色条彩色条纹，但光学本，但光学本质不同不同(2)区分干涉和衍射，关区分干涉和衍射，关键是理解其本是理解其本质，实际应用中可从条用中可从条纹宽度、条度、条纹间距、亮度等方面距、亮度等方面加以区分加以区分2021/8/9 星期一20即即时应用用2.(2011年上海宝山区模拟年上海宝山区模拟)在光的单缝衍射实在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，如图验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，如图1224四幅图片中属于光的单缝衍射图样四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是的是

13、()图图12242021/8/9 星期一21A甲、丙甲、丙B乙、丙乙、丙C甲、丁甲、丁D乙、丁乙、丁解析：解析：选D.光的干涉光的干涉图样是等是等间距的明暗相距的明暗相间条条纹，而衍射条，而衍射条纹则是中央最是中央最宽最亮两最亮两边不等不等间距的条距的条纹故乙、丁是故乙、丁是单缝衍射衍射图样，选项D正确正确2021/8/9 星期一22三、光的偏振现象的分析三、光的偏振现象的分析1自然光与偏振光的区别自然光与偏振光的区别(1)自然光：在垂直于传播方向的平面内，光自然光：在垂直于传播方向的平面内，光波可沿任何方向振动，光振动在平面内的分波可沿任何方向振动，光振动在平面内的分布是均匀的，强度都相同布

14、是均匀的，强度都相同(2)偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，只沿某一个特定方向上振动的光只沿某一个特定方向上振动的光2021/8/9 星期一232偏振光的产生方式偏振光的产生方式(1)起偏器和检偏器：通过两个共轴的偏振片起偏器和检偏器：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界面上，如果光入自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向

15、合适，使反射光和折射光之间的夹射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是角恰好是90时，反射光和折射光都是偏振光，时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直且偏振方向相互垂直2021/8/9 星期一243偏振光的理论意义及应用偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是一种波，但不能确定光波是横波还是了光是一种波，但不能确定光波是横波还是纵波光的偏振现象说明光波是横波纵波光的偏振现象说明光波是横波(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等眩光等名名师点睛：点睛：(1)自然光通自然光

16、通过偏振片后，就偏振片后，就变成成了偏振光了偏振光(2)平平时我我们所所见的光，除直接从光源的光，除直接从光源发出的出的外都是偏振光外都是偏振光2021/8/9 星期一25即即时应用用3.光的偏振光的偏振现象象说明光是横波下列明光是横波下列现象象中不能反映光的偏振特性的是中不能反映光的偏振特性的是()A一束自然光相一束自然光相继通通过两个偏振片，以光束两个偏振片，以光束为轴旋旋转其中一个偏振片，透射光的其中一个偏振片，透射光的强强度度发生生变化化B一束自然光入射到两种介一束自然光入射到两种介质的分界面上，的分界面上，当反射光当反射光线与折射光与折射光线之之间的的夹角恰好是角恰好是90时，反射光

17、是偏振光，反射光是偏振光2021/8/9 星期一26C日落日落时分，拍分，拍摄水面下的景物，在照相机水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振前装上偏振滤光片可以使景像更清晰光片可以使景像更清晰D通通过手指手指间的的缝隙隙观察日光灯，可以看到察日光灯，可以看到彩色条彩色条纹解析：解析：选D.由光的偏振知由光的偏振知识可知可知A、B、C反反映了光的偏振特性通映了光的偏振特性通过手指手指间的的缝隙隙观察察日光灯，可以看到彩色条日光灯，可以看到彩色条纹，是光的衍射，是光的衍射现象象2021/8/9 星期一27经典题型探究经典题型探究题型一题型一光的干涉明、暗条纹的条件光的干涉明、暗条纹的条件例例例例1 1

18、(2010年高考江苏卷年高考江苏卷)如图如图1225所示，所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30107m，屏上，屏上P点距双缝点距双缝S1和和S2的路程的路程差为差为7.95107m，则在这里出现的应是，则在这里出现的应是_(选填选填“明条纹明条纹”或或“暗条纹暗条纹”)现改现改用波长为用波长为6.30107m的激光进行上述实验，的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_(选填选填“变宽变宽”、“变窄变窄”或或“不变不变”)2021/8/9 星期一28图图12252021/8/9 星期一29【答案】

19、暗条【答案】暗条纹变宽2021/8/9 星期一302021/8/9 星期一31题型二题型二薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用 利用薄膜干涉的原理可以利用薄膜干涉的原理可以检查平面和制造平面和制造增透膜，回答以下两个增透膜，回答以下两个问题：(1)用用图1226的装置的装置检查平面平面时，获得得图1227中甲、乙两个干涉中甲、乙两个干涉图样，分析甲、乙，分析甲、乙对应的的被被检查平面的情况平面的情况例例例例2 22021/8/9 星期一32图图1226图图12272021/8/9 星期一33(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜

20、，一般用折射率可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为为1.38的氟化镁，为了使波长为的氟化镁，为了使波长为5.52107m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度求所涂的这种增透膜的厚度2021/8/9 星期一34【解析】【解析】(1)由甲、乙干涉由甲、乙干涉图样条条纹间距的距的变化，化，可确定甲可确定甲图中条中条纹弯曲的地方，弯曲的地方，对应被被检查平面平面有凹下的地方，乙有凹下的地方，乙图中条中条纹弯曲的地方弯曲的地方对应被被检查平面有凸起来的地方平面有凸起来的地方(2)若若绿光在真空中波光在真空中波长为0，在增透膜中的波

21、，在增透膜中的波长为，由折射率与光速的关系和光速与波，由折射率与光速的关系和光速与波长及及频率的关系得：率的关系得：2021/8/9 星期一35【答案】【答案】(1)见解析解析(2)1107 m2021/8/9 星期一362021/8/9 星期一37题型三题型三光的衍射和偏振现象光的衍射和偏振现象 (2011年山年山东济南南质量量检测)(1)肥皂泡在太肥皂泡在太阳光照射下呈阳光照射下呈现的彩色是的彩色是_现象；露珠在象；露珠在太阳光照射下呈太阳光照射下呈现的彩色是的彩色是_现象；通象；通过狭狭缝看太阳光看太阳光时呈呈现的彩色是的彩色是_现象象(2)凡是波都是具有衍射凡是波都是具有衍射现象，而把

22、光看做直象，而把光看做直线传播的条件是播的条件是_要使光要使光产生明生明显的衍射，的衍射，条件是条件是_(3)当狭当狭缝的的宽度很小并保持一定度很小并保持一定时，用，用红光和紫光和紫光照射狭光照射狭缝，看到的衍射条，看到的衍射条纹的主要区的主要区别是是_例例例例3 32021/8/9 星期一38(4)奶粉的碳水化合物奶粉的碳水化合物(糖糖)的含量是一个重要的含量是一个重要指标，可以用指标，可以用“旋光法旋光法”来测量糖溶液的浓度，来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转偏振方向会相对于传播方向向左或向

23、右旋转一个角度一个角度，这一角度，这一角度称为称为“旋光度旋光度”，的的值只与糖溶液的浓度有关，将值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了如图如图1228所示，所示，S是自然光源，是自然光源，A、B是偏振片，转动是偏振片，转动B，使到达，使到达O处的光最强，然处的光最强，然后将被测样品后将被测样品P置于置于A、B之间之间2021/8/9 星期一39图图12282021/8/9 星期一40偏振片偏振片A的作用是什么？的作用是什么？偏振光证明了光是一种偏振光证明了光是一种_以下说法中错误的是以下说法中错误的是()

24、A到达到达O处光的强度会明显减弱处光的强度会明显减弱B到达到达O处光的强度不会明显减弱处光的强度不会明显减弱C将偏振片将偏振片B转动一个角度，使得转动一个角度，使得O处光强处光强度最大，偏振片度最大，偏振片B转过的角度等于转过的角度等于D将偏振片将偏振片A转动一个角度，使得转动一个角度，使得O处光强处光强度最大，偏振片度最大，偏振片A转过的角度等于转过的角度等于2021/8/9 星期一41【思路点【思路点拨】解答此解答此题应把握以下三点：把握以下三点：(1)色散、衍射、干涉原理与色散、衍射、干涉原理与现象的区象的区别(2)明确明确发生明生明显衍射衍射现象的条件象的条件(3)光的偏振光的偏振实验

25、的理解的理解2021/8/9 星期一42【解析】【解析】(1)肥皂泡呈肥皂泡呈现的彩色是光的干涉的彩色是光的干涉现象，露珠呈象，露珠呈现的彩色是光的色散，通的彩色是光的色散，通过狭狭缝看太阳光呈看太阳光呈现的彩色是光的衍射的彩色是光的衍射现象象(2)障碍物或孔的尺寸比波障碍物或孔的尺寸比波长大得多大得多时，可把，可把光看做沿直光看做沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波播；障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波相差不多或比波长更小更小时，可，可产生明生明显的的衍射衍射现象象(3)红光的中央亮光的中央亮纹宽，红光的中央两光的中央两侧的亮的亮纹离中央亮离中央亮纹远2021/8/9 星期一43(4)自然光源

26、不是偏振光，但当自然光源自然光源不是偏振光，但当自然光源经过偏振片后，就偏振片后，就变成了偏振光，因此偏振片成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光的作用是把自然光变成偏振光成偏振光偏振光偏振光证明了光是一种横波明了光是一种横波因因为A、B的透振方向的透振方向一致，故一致，故A、B间不放糖溶液不放糖溶液时，自然光通，自然光通过偏振片偏振片A后，后，变成偏振光，通成偏振光，通过B后到后到O.当在当在A、B间加上糖溶液加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，由于溶液的旋光作用，使通使通过A的偏振光的振的偏振光的振动方向方向转动了一定角度，了一定角度，不能再通不能再通过B，2021/8/9 星期一44但当

27、但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强处光强又为最强，故又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光的旋转角度即为糖溶液的旋光度若偏振片度若偏振片B不动而将不动而将A旋转一个角度，再旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方的透振方向一致，则向一致，则A转过的角度也为转过的角度也为.故选项故选项A、C、D正确，正确，B错误；答案应选错误；答案应选B.2021/8/9 星期一45【答案】【答案】见解析解析【规律律总结】(1)光的折射、光的干涉、光光的

28、折射、光的干涉、光的衍射的衍射现象都能使太阳光呈象都能使太阳光呈现彩色，但彩色，但产生生的原理和彩色条的原理和彩色条纹的形状都有区的形状都有区别，要注意，要注意加以加以识别2021/8/9 星期一46(2)不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了，本的光通过，其他振动方向的光被吸收了，本题的此装置中题的此装置中A为起偏器，为起偏器，B为检偏器，自然为检偏器，自然光通过光通过A后会变为偏振光当转动后会变为偏振光当转动B时，到达时，到达O处的光强度会变化处的光强度会变化2021/8/9 星期一472021/8/9 星期一48