第十三章 光学 电磁波 相对论13-2(新课标复习资料)

A ．N 的上表面A 处向上凸起 B ．N 的上表面B 处向上凸起 C ．N 的上表面A 处向下凹陷 D ．N 的上表面B 处向下凹陷
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[解析] 竖直方向向下照射的光线，经M的下表面 及N的上表面反射相遇后，发生干涉而形成明暗相间的干 涉条纹，若N的上表面是平的，则干涉条纹是等间距
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[解析] 从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两 束光为相干光，由题意，屏中央P点到S1、S2距离相等， 即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮 纹中心．因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多 大，P点都是中央亮纹中心． 而P1点到S1、S2路程相差刚好是橙光的一个波长，即 |P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情 况完全一致，振动得到加强，因此出现亮纹．
明暗相间 的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹.
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光的衍射
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障碍物 1．光的衍射：光绕过障碍物偏离直线传播的现象． 直线
2．光发生明显衍射的条件：当障碍物的尺寸可以跟 尺寸
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且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现 相互间隔 象． 2.相干条件：只有相干光源发出的光叠加，才会发生
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干涉现象．相干光源是指光波的频率相同(振动情况相 频率 同)．
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4. 薄膜干涉及其图样特点 ①薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前、后两表 前、后 面的反射光波相遇而形成的干涉．
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②图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜厚 度相同．单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状 相同
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2n＋1λ (2)若光程差Δx是半波长的奇数倍，即Δx＝ 2 (n＝0,1,2,3„)，P点将出现暗条纹，如图乙所示．
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2．增透膜 在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层薄膜(如氟化 1 镁)，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的 时，在薄膜 4 的两个面上的反射光的光程差恰好等于半波长，因而相互 抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的目的．
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时，形成暗条纹．
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例1 如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为 600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮 条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到 S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫 光源照射单缝，则( )
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平行条纹对应的膜厚度是不同的，即C错．人眼观察时应 与光源位于同侧，故D对．
答案：AD
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二、光的干涉现象的实际应用 1. 检查精密零件的表面是否平整 将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫 一薄片，使样板的标准平面与被检查平面间形成一个楔 形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上 表面a和下表面b反射出两列光波叠加，从反射光中看到 干涉条纹，根据干涉条纹的形状来确定被查工件表面的 情况，如图所示．
白色条纹 窄 暗 宽 央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白色条纹，
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两侧是渐窄且暗的彩色条纹． 4．泊松亮斑：当光照到不透明的小圆板上，在圆板 的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间 亮斑 的圆环).
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为暗条纹．还要注意这一结论成立的条件是：两个光源 振动情况完全相同． 本题若频率相同的两相干光源，振动情况完全相 反，那么P点仍然是中央亮条纹吗？(答案：不是，为暗 条纹．)
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例2 如图所示，用单色光照射透明标准板M 来检查平 面N 的上表面是否平整，观察到的现象如图所示的条纹中 的P 和Q 的情况，这说明 ( )
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第2单元
光的干涉、衍射和偏振现象
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条纹．当B为一小凸起时，则凸起部分θ角减小，恢复 部分θ角又变大，形成先疏后密的干涉条纹．故本题选 BC.
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的．设相邻两干涉条纹的间距为Δx，∠MON为θ，则Δx· θ λ λ ＝ (λ为照射光的波长)，∴Δx＝ .如A处为一向下凹陷的 2 2θ 小坑，则下陷部分倾角θ增大，条纹变密，而恢复阶段处 倾角θ减小，条纹稀疏，因此形成如P处形状的干涉
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工相干光． 2. 应用：测距、通信、刻录光盘、切割、制作激光
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武器.
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考技案例导析
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2．薄膜干涉 (1)薄膜特点：如图所示，由于重力作用，皂膜上薄 下厚．
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[练习1] 关于薄膜干涉，以下说法正确的是(
)
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A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反 射，形成的两列光波叠加的结果 B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷 与波谷叠加的结果 C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明膜的厚度处
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A. P和P1仍为亮点 B. P为亮点，P1为暗点 C. P为暗点，P1为亮点 D. P、P1均为暗点
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(2)相干光线：薄膜前表面AA′和后表面BB′的反射 光线叠加． (3)亮纹条件：在P1、P2处，薄膜厚度的2倍为前后表 面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍时，形成 亮条纹． (4)暗纹条件：在Q处，光程差等于半波长的奇数倍
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特定方向 个特定方向振动的光．如自然光经偏振片后的光．
4．应用：利用偏振片摄影、观看立体电影等.
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激光
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1.
特点：相干性好、平行度好，亮度很高是一种人
基础知识梳理
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光的干涉
1．定义：两列频率相同、振动情况相同的光波相叠 加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并 振动加强 振动减弱
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一、光的干涉条纹的形成分析 1．双缝干涉 双缝S1、S2之间距离为d，双缝到屏间的距离为l，屏 上一点P到双缝距离分别为r1和r2，由图可以知双缝S1和 S2到屏上P的路程差为Δx(光程差)． Δx＝r2－r1 (1)若光程差Δx是波长λ的整数倍，即Δx＝nλ(n＝ 0,1,2,3„)，P点将出现亮条纹，如图甲所示．
[答案] B
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特别提醒：判断屏上某点为亮纹还是暗纹，要看该 点到两个光源(双缝)的路程差与波长的比值，要记住路程 差等于波长整数倍处为亮条纹，等于半波长的奇数倍处
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处相等 D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧
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解析：薄膜干涉是反射光叠加形成的，当反射光的 波谷与波谷叠加时仍是加强的，应是亮条纹，所以A对B 错．每一平行条纹对应的膜的厚度是相等的，但不同的
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当换用波长为400
nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600
3λ紫 nm＝ ，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即 2 由S1、S2射出的光波到达P1点就相互消弱，因此，出现暗 条纹．综上所述，选项B正确．
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光的偏振
1．偏振：横波只沿某一特定的方向振动，称为波的 偏振． 2．自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向
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强度 振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，
这种光叫自然光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光． 3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着一
小 光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象
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才会明显．
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3．衍射条纹的特点：单色光的衍射图样为中间宽且 宽 亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中
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3．双缝干涉 (1)现象：单色光干涉时观察到明暗相间的条纹，白
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白色 彩色 光双缝干涉的现象为中央为白色条纹，两边是彩色的条
纹． (2)亮、暗条纹的判断：Δr＝nλ(n＝0,1,2，„)，即到 双缝的距离差为波长的整数倍的点出现亮条纹，Δr＝nλ 1 λ ＋ λ＝(2n＋1) (n＝0,1,2，„)即到双缝的距离差为半波 2 2 长奇数倍的点出现暗条纹．