光的干涉衍射和偏振（含答案）

光的⼲涉衍射和偏振（含答案）

第4课时光的⼲涉衍射和偏振

【导学⽬标】1?掌握光的⼲涉现象产⽣的条件，特别是双缝⼲涉中出现明暗条纹的条件及判断

⽅法2掌握光产⽣明显衍射的条件，以及衍射与⼲涉现象的区别 3掌握光的偏振现象，了解偏振在⽇常⽣活中的应⽤.

⼀、光的⼲涉

［基础导引］1 ?在双缝⼲涉实验中，光屏上某点P到双缝S i、S2的路程差为7.5× 10「7 m,如果⽤频率

6.0× 1014 HZ的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹.

2?描绘地势⾼低可以⽤等⾼线，描绘静电场可以⽤等势线，薄膜⼲涉条纹实际上是等厚线，同⼀⼲涉条纹上各个地⽅薄膜的厚度是相等的?利⽤光的⼲涉检查平整度时，观察到了⼲涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的⾛向，因⽽不难判断被检测平⾯的凹下或凸出的位置?为什么薄膜⼲涉条纹是等厚线？

［知识梳理］1?双缝⼲涉：由同⼀光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 ____________ 的相⼲光波.屏上某点到双缝的路程差是__________________ 时出现亮条纹；路程差是半波长的____________ 时出现暗条纹?相邻的明条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与波长⼊双缝间距d及屏到双缝的距离I之间的关系为_________________ ?2 ?薄膜⼲涉：利⽤薄膜（如肥皂液薄膜）____________ 反射的光相遇⽽形成的?图样中同⼀

条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度_________ ?

特别提醒 1?只有相⼲光才能形成稳定的⼲涉图样.2?单⾊光形成明暗相间的⼲涉条纹，⽩光形成彩⾊条纹.

⼆、光的衍射

［基础导引］

太阳光照着⼀块遮光板，遮光板上有⼀个较⼤的三⾓形孔?太阳光透过这个孔，在光屏上形成⼀个三⾓形光斑?请说明：遮光板上三⾓形孔的尺⼨不断减⼩时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理.

［知识梳理］1 ?光__________________________________ 的现象叫光的衍射.

2?发⽣明显衍射的条件：只有在障碍物的尺⼨⽐光的波长⼩或者跟波长相差不多的条件下，才能发⽣明显的衍射现象.

3?泊松亮斑：当光照到不透光的⼩圆板上时，在圆板的阴影中⼼出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）?

特别提醒 1?光的⼲涉、衍射和光的⾊散都可出现彩⾊条纹，但光学本质不同.2?区分⼲涉和衍射，关键是理解其本质，实际应⽤中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等⽅⾯加以区分.

三、光的偏振［基础导引］

市场上有⼀种太阳镜，它的镜⽚是偏振⽚.偏振⽚与普通的有⾊玻璃⽚相⽐有什么优点？安装镜⽚时它的透振⽅向应该沿什么⽅向？利⽤偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检测？

［知识梳理］1偏振：光波只沿 _______________ 的⽅向振动，称为光的偏振.

2. ⾃然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播⽅向上沿____________振动的光，⽽且沿各个⽅向振动的光波的____________ 都相同，这种光叫做⾃然光.3. _________________ 偏振光：在于传播⽅向的平⾯

上，只沿某个特定⽅向振动的光，叫做偏振光.光的偏振证明光是________ ?⾃然光通过偏振⽚后，就得到了偏振光.

特别提醒 1.⾃然光通过偏振⽚后，就变成了偏振光.2 .平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光

考点⼀光的⼲涉

【考点解读】1. 明暗条纹的判断⽅法

(1) 单⾊光

a.如图1所⽰，光源S i、S2发出的光到屏上 P点的路程差⼱⼀rι= k λk= 0,1,2,)时，光屏上

出现明条纹.b .光的路程差⼔⼀rι= (2k+ 1)λ(k= 0,1,2,)时，光屏上出现暗条纹.

(2) ⽩光：光屏上出现彩⾊条纹.

(3) 中央条纹为明条纹.

2. 双缝⼲涉是等间距的，相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正⽐(装置已确定的情况

下).利⽤双缝⼲涉实验可测量光波的波长.3. 薄膜⼲涉

(1) 如图2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.(2) 光照射到薄膜上时，在膜的前表⾯AA'和后表⾯BB '分

别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.(3) 原理分析

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图2

①单⾊光

a.在P1、P2处，两个表⾯反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍.Δ

r = nλ

n= 1,2,3,),薄膜上出现明条纹.

b .在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δ等于半波长的奇数倍. Δ = (2n + 1)λ(n =

0,1,2,3,),薄膜上出现暗条纹.

②⽩光：薄膜上出现⽔平彩⾊条纹.

4?薄膜⼲涉的应⽤⼲涉法检查平⾯如图 3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，我们会观察到平⾏

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.

【典例剖析】

例1如图4所⽰，在双缝⼲涉实验中，S I和S2为双缝，P是光屏

的⼀点，已知P点与S i、S2距离之差为2.1 × 10「6 m,分别⽤A、两种

单⾊光在空⽓中做双缝⼲涉实验，问P点是亮条纹还是暗条

纹？(1) 已知A光在折射率为n= 1.5的介质中波长为4× 10「7 m；

(2) 已知B光在某种介质中波长为 3.15 × 10「7 m ,当B光从这种介

质射向空⽓时，临界⾓为37°(3) 若让A光照射S1, B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.

跟踪训练1如图5所⽰，在双缝⼲涉实验中，已知SS I= SS2,且S2到光屏上P点的路程差Δr = 1.5 × 10「6 m.

(1) 当S为λ= 0.6⼙的单⾊光源时，在 P点处将形成________ 条纹.

(2) 当S为λ= 0.5⼙的单⾊光源时，在P点处将形成________ 条纹.(均

选填“明”或“暗”)

例2⽤某⼀单⾊光做双缝⼲涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m 处的光屏上，测得 5条亮纹间的距离为7.5 mm.求这种单⾊光的波长. 探究所得掌握条纹间距公式Δ

X

=d λ

跟踪训练2薄膜⼲涉在科学技术上有很⼤应⽤?如图6甲是⼲涉法检查平⾯⽰意图，图⼄是得到的⼲涉图样，则⼲涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是______ .(选填“上凸”或“下凹”)

Φ⼄

图6

考点⼆衍射与⼲涉的⽐较【考点解读】1. 衍射与⼲涉的⽐较

图5X

s. 两种

⽐较项⽬ 单缝衍射

双缝⼲涉

不 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 同 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 占 ⼋、

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

特别提醒 1?⽩光发⽣光的⼲涉、衍射和光的⾊散都可出现彩⾊条纹，但光学本质不同.2 ?区分⼲涉和衍射，关键是理解其本质，实际应⽤中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等 ⽅⾯加以区分?

2. 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. 【典例剖析】

例3在杨⽒双缝⼲涉实验中，如果( )

A ?⽤⽩光作为光源，屏上将呈现⿊⽩相间的条纹

B ?⽤红光作为光源，屏上将呈现红⿊相间的条纹

C ?⽤红光照射⼀条狭缝，⽤紫光照射另⼀条狭缝，屏上将呈现彩⾊条纹

D ?⽤紫光作为光源，遮住其中⼀条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹 跟踪训练3在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样， 图7的四幅图⽚中属

于光的单缝衍射图样的是A ? a 、C 考点三光的偏振 【考点解读】 1.

偏振光的产⽣⽅式(1)⾃然光通过起偏器：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.(2)⾃然光射到两种介质的交界⾯上，如果光⼊射的⽅向合适，使反射光和折射光之间的 夹⾓恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振⽅向相互垂直. 注意 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.2?偏振光的理论意义及应⽤

Il

C ? a 、d

D ? b 、db

(1) 理论意义：光的⼲涉和衍射现象充分说明了光是波，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.(2) 应⽤：照相机镜头、⽴体电影、消除车灯眩光等.

【典例剖析】

例4 (1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩⾊是__________ 现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩⾊是________ 现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩⾊是____________ 现象.(2) 凡是波都具有衍射现象，⽽把光看作直线传播的条件是________________________________

要使光产⽣明显的衍射，条件是_____________________________________________________ ?(3) 当狭缝的宽度很⼩并保持⼀定时，分别⽤红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主

要区别是__________________________________________________________________________ ?

⑷如图8所⽰，让太阳光或⽩炽灯光通过偏振⽚P和Q,以光的传播⽅向为轴旋转偏振

⽚P或Q,可以看到透射光的强度会发⽣变化，这是光的偏振现象，这个实验表明

图8

跟踪训练4光的偏振现象说明光是横波?下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A ?—束⾃然光相继通过两个偏振⽚，以光束为轴旋转其中⼀个偏振⽚，透射光的强度发⽣变化

B ?⼀束⾃然光⼊射到两种介质的分界⾯上，当反射光线与折射光线之间的夹⾓恰好是90°

时，反射光是偏振光C ?⽇落时分，拍摄⽔⾯下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光⽚可以使景象更清晰

D ?通过⼿指间的缝隙观察⽇光灯，可以看到彩⾊条纹

分组训练?提升能⼒1. 关于光的⼲涉，下列说法中正确的是()

A ?在双缝⼲涉现象⾥，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的

B ?在双缝⼲涉现象⾥，把⼊射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽

C ?只有频率相同的两列光波才能产⽣⼲涉

D ?频率不同的两列光波也能产⽣⼲涉现象，只是不稳定

2. 双缝⼲涉实验装置如图9所⽰，双缝间的距离为 d ,双缝到像双缝俾屏

屏线光源

的距离为I ,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的⼲涉条纹?关于⼲涉条纹的情况，下列叙述正确的是()

即学即综提升解題能⼒光的⼲涉A组

A ?若将像屏向左平移⼀⼩段距离，屏上的⼲涉条纹将变得不 清晰

D ?⼲涉条纹保持原来状态不变

B 组光的衍射和偏振 4?如图11所⽰，两光屏间放有两个偏振⽚，它们四者平⾏共轴，现让太阳光沿轴线通过光

屏M 上的⼩孔照射到固定不动的偏振⽚P 上，再使偏振⽚ Q 绕轴匀速转动⼀周，则关

于光屏N 上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是

（ ）

太阳光r

图11A. 光屏N 上光的亮度保持不变