高考第一轮复习之17-物理光学

1、位育中学 第十七章：物理光学第十七章：物理光学夯实基础知识一光的干涉和衍射1双缝干涉干涉是波独有的特征。如果光是一种波，就应该能观察到光的干涉现象。1801年，托马斯杨利用双缝，终于成功地观察到了光的干涉现象。（1）两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。（2）产生干涉的条件两个振动情况总是相同的波源叫相干波源，只有相干波源发出的光互相叠加，才能产生干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。形成相干波源的方法有两种：利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率

2、必然相等）。下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。S1S2bdcaSS /（3）双缝干涉实验规律双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源、的路程之差为光程差，记为。若光程差是波长的整倍数，即（n=0，1，2，3）P点将出现亮条纹；若光程差是半波长的奇数倍（n=0，1，2，3），P点将出现暗条纹。屏上和双缝、距离相等的点，若用单色光实验该点是亮条纹（中央条纹），若用白光实验该点是白色的亮条纹。若用单色光实验，在屏上得到明暗相间的条纹；若用白光实验，中央是白色条纹，两侧是彩色条纹。屏上明暗条纹之间的距离总是相等的，其距离大小与双缝之间距离d、双缝到屏的距离

3、及光的波长有关，即。在和d不变的情况下，和波长成正比，应用该式可测光波的波长。用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹的间距最大，紫光干涉条纹间距最小，故可知大于小于。2薄膜干涉（1）薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成，劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。（2）薄膜干涉的应用增透膜：透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1/4。检查平整程度：待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是平行的；反之，干涉条纹有弯曲现象。3光的衍射（1

4、）光的衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。衍射也是波的特性。如果光是一种波，就应该能观察到光的衍射现象。但由于可见光的波长在数量级，而一般物体的大小比这个尺度大得多，因此很难看到明显的光的衍射现象。（2）光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象缝和孔的衍射现象的规律是相同的：在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄（或孔变小）时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变暗。注意关于衍射的表述一定要准确。（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。发生明显衍射的条件是：

5、障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变暗。（3）衍射图样单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同。白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一。双缝干涉和单缝衍射的联系与区别双缝干涉和单缝衍射的图样都是明暗相间的条纹。但双缝干涉的条纹间距是等宽的，亮度也是均匀的；而单缝衍射的条纹是中央宽，两边窄，亮度分布也是中央亮两边暗。双缝干涉

6、装置中，入射光从单缝到双缝之间的传播过程中，实际上已经发生了衍射；单缝衍射中的亮、暗纹的形成，可以看成是从单缝不同位置射出的光在光屏处发生干涉，这些干涉条纹叠加后形成的就是单缝衍射的结果二光的粒子性1光电效应（1）在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。发射出来的电子叫光电子。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）（2）光电效应的规律。任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；若入射光的频率低于这个频率，不论入射光多么强，也不论光照射时间有多么长，都不能发生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只

7、随着入射光频率的增大而增大。瞬时性：入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过秒。当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。（3）光电效应的理解光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的。金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应，而光子的能量与光的频率有关，由此可解释光电效应的瞬时性和存在极限频率的原因。光子是能量为的粒子，表现出粒子性，而光子的能量与频率有关，体现了波动性，所以光子是统一了波粒二象性的微粒。但是，在不同的条件下的表现不同，大量光子表现出波动性，个别光子的表现出粒子性；光在传

8、播时表现出波动性，光和其他物质相互作用时表现出粒子性；频率低的光波动性更强，频率高的光粒子性更强。有关光电效应的问题主要是两个方面：一个是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单的计算。解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，即有：光电子的最大初动能、光电流强度及入射光强度的关系：在光电效应中，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关；“光电流强度”指的是光电流的最大值(亦称饱和值)，它正比于入射光的强度; “入射光的强度”指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率不变的情况下，光强度正比于单位时间内照射到金属

9、表面单位面积的光子数。若换用不同频率的光照射，即使光强度相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同，形成的光电流大小也不同。记住和理解说明光具有波粒二象性的典型实验：“光电效应现象”说明了光具有粒子性，这里的粒子不等于宏观世界的质点，而是微观粒子，即“光子”；“光的干涉、衍射”实验证明了光是一种波，具有波动性，但这里的波动性也并不等于宏观世界里的机械波，而是概率波。光的干涉、衍射现象中亮条纹处，是光子到达可能性较大的区域，暗条纹处是光子到达可能性较小的区域。（4）爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光

10、的频率成正比：（h是普朗克恒量，是光子的频率。）（5）爱因斯坦光电效应方程：光子说对光电效应现象的解释：当光子照射到金属上时，它的能量可被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加，不需要积累能量的过程。如果电子的动能足够大，能够克服内部原子核对它的引力，就可以离开金属表面逃逸出来，成为光电子。最大初动能和逸出功：金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功。直接从金属表面逸出的电子所具有的动能称为最大初动能，克服金属原子核的引力所做的功的最小值叫逸出功。光电效应方程：（是光电子的最大初动能；是逸出功，它和极限频率的关系为，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做

11、的功。显然，该方程符合能量守恒定律。）三光的电磁说 光的偏振激光1光的电磁说（1）光的干涉和衍射以无可辩驳的事实证明了光是一种波。但它和水波、声波等机械波一样吗？是否也靠弹性介质传播？这个问题一直困扰着光的波动学说。麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。（2）电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到

12、激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的。其产生机理、性质差别、用途等概括如下表：（3）实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长。和物体温度之间满足关系（b为常数）。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可以根据接收到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。（4）可见光频率范围是，波长范围是。（5）光的波长、频率和光速的关系式为：。在真空中，不同色光的光速相同；在介质中，不同色光的光速不同。色光的颜色是由频率决定的。同一种色光在不同介质中传播时，颜色和频率均不变，而波速和波长却因介质不同而改变。2光的偏振偏振现象在沿同一个方向传播的纵波中

13、，所有介质质点的振动方向都和波的传播方向平行，因此振动总是发生在同一条直线上的；而在沿同一个方向传播的横波中，介质质点的振动方向和波的传播方向是垂直的，而跟波的传播方向垂直的方向有无穷多种可能，沿同一方向传播的横波，质点的振动方向可能是不同的，因此会发生偏振现象。能否发生偏振，是纵波和横波的区别。利用偏振可以判定一种波是横波还是纵波。（2）偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90

14、°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。（3）自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。（4）光的偏振现象证明光是横波（5）偏振光的应用偏振光可用于摄影。在拍摄照片时为消除水面或玻璃表面多余的反光，可以在照相机镜头前装偏振滤光片，让其透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光的干扰，使拍出的相片影象清晰。偏振光还可用于拍摄和观看立体电影。3激光（1）光是从物质的原子中发射出来的。原子获得能量后处于不稳定状态，会以光子的形式把能

15、量发射出来。（2）普通光源中的各个原子何时发光，发出什么频率的光，向什么方向发光，都是不确定的。即使同一个红色灯泡发光，也不能保证发出的光频率相同（3.9-4.9×1014Hz），因此不能得到稳定的干涉图样。（3）激光是一种人工相干光，激光的特点有激光是人工产生的相干光。激光的平行度好。（可以用来测距、测速；可以用来刻录、读取光盘）激光的亮度高。（切割、焊接、打孔、手术用光刀、治疗视网膜剥落；用于人工控制聚变）重要应用有：通信、测距、光盘读取、切割等。4光谱（1）线状光谱由一些不连续的亮线组成，是稀薄气体发光产生的光谱，每种元素的原子只有发出某些特定的谱线（特征谱线），不同元素的明线

16、光谱不同，所以线状谱又叫原子光谱。（2）吸收光谱连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，它是由分布在连续光谱背景上的某些暗线组成的，通常在吸收光谱中看到的特性谱线（暗线）比相应的明线光谱中的明线光谱要少一些。（3）光谱分析由于每种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，做光谱分析时，可以利用线状光谱，也可以利用吸收光谱。（4）发射光谱与吸收光谱的比较三实验用双缝干涉测光的波长1实验目的：学会观察双缝干涉图样。掌握用双缝干涉测定单色光波长的方法2实验原理：如图所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一单色光源，衍射光

17、波同时到达双缝和之后，再次发生衍射，、双缝相当于二个步调完全一致的单色相干光源，透过、双缝的单色光波在屏上相遇并叠加，、到屏上P点的路程分别是、两列光波传到P的路程差，设光波波长为1、若，两列波传到P点同相，互相加强，出现明条纹。2若，两列波传到P点反相，互相减弱，出现暗条纹。这样就在屏上得到了平行于双缝、的明暗相间的干涉条纹。相邻两条明纹间的距离与入射光波长，双缝、间距离d及双缝与屏的距离有关，其关系式为，因此，只要测出、d 、即可测出波长。两条相邻明（暗）条纹间的距离用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示。转动手轮，分划板会左、右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的

18、中心（如图所示）记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即。很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条明条纹间的距离a，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，。3实验器材双缝干涉仪即：光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双逢、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺4实验步骤（1）观察双缝干涉图样将光屏、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图所示。白炽灯滤光片单缝双缝遮光筒屏接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线射到光屏。安装双缝和单缝

19、，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5cm10cm，这时，可观察白光的干涉条纹。在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。（2）测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。使分划板中心刻线对齐某亮条纹中央，记下手轮上的读数；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数；并记下两次测量时移过的条纹数n，则相邻两亮条纹间距用刻度尺测量双缝到光屏间距离（d是已知的）。重复测量、计算，求出波长的平均值。换用不同滤光片，重复实验。4注意事项（1）双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒，测量头等元件。（2）滤光片、单

20、缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软片轻轻擦去。（3）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行。（4）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。（5）调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴线所致，干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。题型解析类型题： 光的干涉 1、发生干涉的条件：【例题】在做双缝干涉实验时用白光做光源，将在屏上得到彩色条纹，若在双缝的条缝前放置红色滤光片(只能透过红光)，而另一缝前加绿色滤光片(只能透过绿光)，则这时( )A只有红色和绿色的双缝干

21、涉，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都下存在但屏仍然有光亮D屏上无任任光亮解析：从双缝中透射出的红光和绿光，它们的频率不相同，不满足产生干涉的条件，所以屏上没有干涉条纹，但由于屏上有红光和绿光到达，因而屏上有光亮，故只有C是正确的答案)C点拨两列光相遇叠加只有满足相干条件才能在光屏上出现稳定的干涉图样2、双缝干涉【例题】用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为。下列说法中正确的有 A如果增大单缝到双缝间的距离，将增大B如果增大双缝之间的距离，将增大C如果增大双缝到光屏之间的距离

22、，将增大D如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，将增大解析：公式中表示双缝到屏的距离，d表示双缝之间的距离。因此与单缝到双缝间的距离无关，于缝本身的宽度也无关。本题选C【例题】用单色光做双缝干涉实验时，下列说法正确的是( )A入射光波长越长，干涉条纹间距越大B入射光频率越高，干涉条纹间距越大C把入射光中绿光变成紫光，干涉条纹间距变小D把入射光中绿光变成红光，干涉条纹间距变小解析：由公式x可知，在d、不变的情况下与成正比，所以A对由于频率越高，依据可知，越小，也越小，故B措因为绿紫，绿红，所以C对D错答案AC【例题】双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调

23、整实验装置使得像屏上可以见到清晰的条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是( )A若将像屏向左平移一小段距离，屏上的于涉条纹将变得不清晰B若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹C若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小D若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大解析：BD【例题】用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离=0.1mm，双缝到屏的距离L=6.Om，测出屏上干涉条纹中相邻亮纹间的距离是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距又是多少？解析：6.3×10-7m2

24、.8×10-2m点拨：依据x可知：，代入算出波长为6.3×10-7m由'=/n求出'=4.7×10-7m，再由公式x''得：'=2.8×10-2m【例题】如图所示，在暗室中从单色点光源S直接射到屏上的一束光在Sb和Sd之间，从S射到平面镜MN再反射到屏上的另一束光在Ma和Nc之间（是S在平面镜MN的像）。关于这时屏上是否可能出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是（ ）A、不可能B、可能，出现在a、b之间C、可能，出现在b、c之间D、可能，出现在c、d之间解析：由于是S的像，可当成两个相干光源，从S发出的光射到bd区域

25、，（似乎）从射出的光（其实是反射光）射到ac区域，故bc区为共同传播的区域，即干涉区，必出现明暗相间的条纹，故选C。答案：C【例题】频率为的单色光从和投射到屏上，并且与振动相同。若屏上的点P到与P到的路程差为，问P点是亮条纹还是暗条纹？设O为到和路程相等的点，则PO间有几条暗纹？几条亮纹？解析：先算出光的波长，由产生亮暗条纹的条件判断P点应出现亮条纹；又由解得k的值，再判断PO间亮纹和暗条纹数。解答：由公式得，满足产生亮纹的条件，则P点将出现亮纹；又由解得k =6，可判断PO间有6条暗纹，有5条亮纹（不包含P、O两点）【例题】有关光的双缝干涉和衍射的现象中，下列说法正确的是（）A、无论用什么色

26、光做双缝干涉实验，中央一定是亮纹B、用白光做双缝干涉实验时，得到的彩色亮纹中最靠近中央的是红光C、用白光做单缝衍射实验，得到的彩色条纹中偏离中央最远的是红光D、涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是由于增透膜增强了对紫光的透射解析：因为中央到双缝的光程差恒为零，所以中央位置始终是亮纹，则A正确；因为双缝实验中屏上干涉条纹的间距与入射光波长成正比，白光中的紫光波长最短，所以得到的彩色条纹中最靠近中央的是紫色，则B错；白光中红光的波长最长，对同样的单缝，红光的衍射现象最明显，得到的中央亮纹最宽，所以彩条中偏离中央最远的是红光，则C对；照相机镜头涂的增透膜，通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜

27、头反射的绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，并不是增强了对紫光的透射。正确答案:A，C【例题】如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二亮纹，改用频率较高的单色光重做实验（其他条件不变）时，则第二亮纹的位置（ C ）A、仍在P处 B、在P点上方C、在P点下方 D、要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮纹【例题】在单色光的双缝干涉实验中( )A两列光的波峰和波峰重叠处出现亮条纹B两列光的波谷和波谷重叠处出现暗条纹C从两个狭缝到屏上的路程差是光的波长的奇数倍处，出现暗条纹D从两个狭缝列屏上的路程差是光的波长的整数倍处，出现亮条纹解析：AD【例题】S1、S2是两个相

28、干光源，发出的光波长皆为4000Å，P点到S1、S2的路程差为1.8×10-6m，若S1、S2的振动情况完全相同，则P点将是_点(1Å=10-10m)解析：此题考查出现亮条纹(或暗条纹)的条件由于4.5(2×4+1)，满足出现暗条纹的条件，所以P点将是暗点【例题】如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为两狭缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10-6m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7m，问P点是亮条纹还是暗条纹；(2)已知B光在某种介质

29、中波长为3.15×10-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37º，问P点是亮条纹还是暗条纹：解析：(1)根据出现亮条纹或暗条纹的条件来判断设A单色光在空气和介质中的波长分别为0和，由，和得：0=6×10-7。由于(2+1)（n=0、1、2、3），所以P点应是暗条纹(2)由可知：，所以0=5.25×10-7m由于=40，故P点应是亮条纹点拨这类综合题的求解方法除了用到判断明条纹和暗条纹的条件，还要用到几何光学中的诸多知识，分析时要注意前后联系【例题】用波长为的平行单色光照射双缝，在光屏上偏离中心的P点处恰好出现亮条纹，则( )A改用波长为2的单色光

30、照射，P点处一定出现亮条纹B改用波长为2的单色光照射，P点处一定出现暗条纹C改用波长为的单色光照射，P点处定出现亮条纹D改用波长为的单色光照射，P点处一定出现暗条纹解析：出现亮纹条件是=n，当波长变为2时，不一定是2的整数倍，所以P点可能是亮纹或暗纹当波长变为/2时，一定是/2的整数倍，故P点一定是亮纹因而选C【例题】在双缝干涉实验中，屏上某点Q到双缝的路程差是2.6×10-6m，如果Q点是亮条纹，并且和中央亮纹之间的亮纹不超过两条，则光的波长是多少?如果Q点恰为暗纹，并且与中央亮纹之间还有一条亮纹，问光的波长又是多少？解析：0.87×10-6m、1.3×10-6

31、m、2.6×10-6m、1.73×10-6m点拨：=2.6×10-6m=n(n=0，1，2)，所以光的波长可能值是3个若P点为暗纹，则(2+1)，且=1，所以波长是1个数值3薄膜干涉【例题】关于薄膜干涉，以下说法正确的是( )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，说明膜的厚度处处相等D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧解析：薄膜干涉是反射先叠加形成的，当反射光的波谷与波谷叠加时仍足加强的，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

32、相等的，但不同的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【例题】(2003上海)劈尖干涉是一种薄膜干涉，具装置如图20-1-6所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图20-1-7所示干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(1)任意相邻明条纹或明条纹所对应的薄膜厚度差恒定现若在图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )A变疏 B变密C不变 D消失解析：撤去一张纸片后，劈

33、形空气薄膜的劈势(即倾斜程度)减缓，相同水平距离上，劈势厚度变化减小，以致于干涉时路程差变化减小，条纹变宽，条纹数量变少(变疏)，故A正确答案A【例题】一个半径较大的透明玻璃球体，截去上面的一大部分，然后将这部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是( )A平行的亮暗相间的干涉条纹B环形的亮暗相间的干涉条纹C只能看到同颜色的平行反射光D一片黑暗解析：B点拨：因为以玻璃球体与水平面的接触点为圆心的同一个圆周上，光通过空气楔形膜的路程差是相同的。因而干涉条纹是环形的，故选B，点拨本题是对薄膜干涉的创新应用的考查分析时要抓住在相同水平距离上，空气膜厚度变化变小这一前

34、提，从而得出条纹变疏的结论。【例题】以下哪些属于干涉现象 ( )A雨后天边美丽的彩虹B阳光下肥皂膜上的彩色条纹C荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮D上表面咐有油膜的厚玻璃板，受阳光照射，在油膜表面上会有彩色光斑解析：BD点拨：A是色散，C是全反射，B、D才是干涉【例题】取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，从玻璃板上方会看到彩色条纹，这是光的干涉现象，关于这一干涉的下列说法正确的是( )A这是上、下两块玻璃板的上表面反射光干涉结果B这是上面那块玻璃的上、下两个表面的反射光干涉的结果C这是两玻璃板间的空气膜上、下两表面的反射光干涉的结果D这是下面玻璃的上、下两个表面反射光干涉的结果解析：玻璃间形成的空气膜

35、的上、下两表面的反射光产生的干涉现象【例题】用太阳光照射竖直放置的肥皂膜，观察肥皂膜的反射光，将会看到彩色条纹。关于这些彩色条纹的说法中正确的有 A所看到的彩色条纹是光的色散形成的B所看到的彩色条纹的每一条亮线都是竖直线C每一组完整的彩色亮线中，都是紫光在最上方D每一组完整的彩色亮线中，都是红光在最上方 解析：这是光的干涉现象，不是由色散引起的；竖直放置的肥皂膜从上到下厚度逐渐增大，在同一水平高度，膜的厚度是相同的，因此每一条亮线都是水平的；薄膜干涉出现亮纹的条件是同一束入射光在薄膜前后两个表面分别反射后的光程差等于波长的整数倍。在入射光接近垂直于薄膜表面入射的情况下，光程差是由薄膜的厚度决定

36、的，竖直放置的肥皂膜从上到下厚度逐渐增大，光程差也逐渐增大。由于紫光波长最短，因此每一组亮线中总是紫光的光程差先达到波长整数倍，也就是紫光的亮线在最上方。本题选C类型题： 物理光学中的STS问题 （1）光的干涉的实际应用增透膜现代的光学装置，如摄影机、照相机的光学镜头、潜水艇的潜望镜等，都是由许多透镜和棱镜组成的，光进入这些装置时，在每个镜面上都有一部分光被反射，使得通过装置的光强度减弱，造成所成像的亮度不够。为解决这个问题，可以利用光的干涉，在镜面涂上一层厚度适当的透明薄膜，该膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4。这样，从膜的前后两个表面反射的光，光程差恰好等于半个波长，因而叠加后互相抵消

37、，减弱了反射光的强度，使透射光的强度得以增大。因此这种膜叫增透膜。一般情况下入射光是白光，其中各种色光的波长是不同的。因此在确定薄膜厚度时要使白光中人的视觉最敏感的绿光在垂直入射时完全抵消。这时红光和紫光的反射光不可能完全抵消，因此我们看到的这些镜头的颜色总是呈现淡紫色或兰色。【例题】在光学仪器中，为了减小在光学元件表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，最小厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长为Ad/4Bnd/4 C4dD4nd解析：因为两反射光的路程差为2d ，绿光在真空中的波长

38、为，所以在薄膜中的波长为/n ，根据增透膜的原理，2d/2n ，所以选D。 答案：D【例题】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n，光速为c。所要消除的紫外线的频率f，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是（ ）A B C D 解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。紫外线在真空中的波长是=c/，紫外线在膜

39、中波长是，所以厚度为。答案：【例题】某高层建筑物外墙大量使用的幕墙玻璃，在白天时外面的人看不清室内的物体而室内的人却能较清楚地看到外面的景物，其主要原因是( )A在玻璃的外表面涂有增透膜B在玻璃外表面涂有高反膜(即对光的反射率远大于透射率的物质)C在玻璃的外表面涂有大量能吸收光的物质D在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜解析：高反膜的原理与增透膜原理相反，它使从膜前后表面反射出来的光叠加增强，这样由能量守知透射光必减弱，在白天室内光线本身就弱，所以透射出来的就更少，外面就看不清室内的物体，而室外光线很强，所以能透射一部分光线，室内的人能较清楚地看见外面的景物。答案B（2）利用光的干涉检查物体表面

40、的平整成度【例题】如图是用干涉法检查平面的平整程度的示意图。其中AB是透明的样板，CD是被检查的平面。用单色光从上面竖直地照射下来，观察两束反射光线叠加后的结果。这里的两束反射光分别是指从以下哪两个表面反射的光A从AB的上表面和AB的下表面B从AB的上表面和CD的上表面C从AB的下表面和CD的上表面D从AB的下表面和CD的下表面解析：AB是等厚的透明样板，CD是不透明的，发生干涉的是两者之间的空气膜。本题选C。这里看到的亮纹（暗纹）实际上是下方空气膜的等厚线。如果亮纹是均匀分布的直线，说明被检测平面是平整的；如果某些亮纹（暗纹）向左端弯曲，说明该处有凹陷；向右端弯曲，说明该处有突起。类型题：

41、光的衍射现象及其拓展 1、光的衍射重点【例题】对于光的衍射现象，下述定性分析中错误的是( )A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲的传播现象B光的衍射现象否定了光的直线传播的结论C光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D衍射花纹图样是光波相互叠加的结果解析：解析当障碍物或孔的尺寸小于光的波长或可以跟波长相比拟时，发生明显衍射现象，光的直线传播是障碍物或孔的尺寸远大于光的波长时表现出的现象，者并不矛盾，都是光在不同条件下的行为，所以A对D错。衍射也是波动性的特征，是光的叠加，故C、D都是正确的答案B【例题】关于光的衍射的下列说法中正确的是A只有当障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比或者比光

42、的波长小的时候才能发生衍射B如果障碍物的尺寸比光的波长大得太多，就不能发生光的衍射C隔着高墙和墙另一侧的人说话时“听其声而不见其人”，是因为声波发生了明显衍射，而光波的衍射非常微弱D小孔成像就是由光的衍射形成的解析：各种障碍物都能使光发生衍射，只是有明显和不明显的区别。小孔成像的原理是光的直线传播，而不是光的衍射。高墙的高度一般是几米，这个尺寸跟声波的波长可以相比，但比光的波长大得多，因此出现“听其声而不见其人”的现象。本题选C。2、发生明显衍射现象的条件：【例题】下列现象中能产生明显衍射现象的是( )A光的波长与孔或障碍物尺寸相比拟B光的波长比孔或障碍物的尺寸大C光的波长等于孔或障碍物的尺寸

43、D光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多解析：ABC3、单缝衍射：【例题】在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是( )A缝越窄，衍射现象越显著D缝越宽，衍射现象越显著C照射光的波长越长，衍射现象越显著D照射光的频率越高，衍射现象越显著解析：缝越窄，越满足明显衍射条件；波长越长，越能满足发生明显衍射的条件由可知，频率越高，波长越小，衍射越不明显综上可知，应选AC答案AC点拨为了满足发生明显衍射的条件，可以使障碑物尺寸减小，也可以使光的波长变长【例题】(2001全国)某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两测脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是( )A若

44、狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行B若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直c衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D衍射条纹的间距与光的波长有关解析：如果狭缝与线状白织灯平行，衍射条纹与狭缝平行且现象明显，而衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，挟缝越小，条纹越疏；条纹间距与光的波长有关，波长越长，间距越大答案ACD点拨对单缝衍射狭缝越小衍射更明显，扩展范围更大，因而条纹更疏；而条纹间距跟光的波长成正比(其它条件不变情况下)【例题】关于光的衍射现象，下面说法正确的是( )A红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹B白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C阳光照射到窗口玻璃上在室内出现大光斑，说明光沿直线传播，不存

45、在光的衍射D光照射到不透明的小圆板上出现泊松亮斑，这说明光发生了衍射解析：AD4、圆孔衍射【例题】在一个发光的小电珠和光屏之间放一个大小可调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，在屏上看到的现象是( )A先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗B先是圆形亮环，最后完全黑暗C先是圆形亮区，最后完全黑暗D先是圆形亮环，然后圆形亮区，最后完全黑暗解析：当孔由大变小时，屏上先是出现由光妁直线传播所照亮的圆形亮区，然后屏上出现小孔成像，当光的波长大于等于孔的直径时发生衍射，屏上出现圆形亮环、直到黑暗(此时圆孔完全封闭)答案A点拨随着孔的尺寸的变化，屏上会出现不同的光现象。【例题】如图所示，A、

46、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图案其中图A是光的_(填“干涉”或“衍射”)图像，由此可判断出图A所对应的圆孔的孔径_ (填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径解析：据题意知A图为小孔衍射图，而B图表明未发生衍射，故A对应孔小于B对应孔直径答案衍射小于点拨由题意知是一个圆孔，而且条纹是不等间距的，所以A是衍射而不足干涉。【例题】点光源照射到个障碍物，在屏上所形成的阴影的边缘部分模糊不清。产生这一现象的原因是( )A光的反射 B光的折射C光的干涉 D光的衍射解析：D5、圆盘衍射(泊松亮斑)【例题】用单色光分别通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是( )A

47、用前者做实验时中央是亮的，用后者做实验时中央是暗的B用前者做实验时中央是暗的，用后者做实验时中央是亮的C两次实验中央均为暗点的同心圆形条纹D两次实验中央均为亮点的同心圆形条纹【例题】平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有A在衍射图样的中心都是亮斑B泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽C小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑D小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的 解析：从课本上的图片可以看出：A、B选项是正确的，C、D选项是错误的。类型题： 干涉的衍射的区别 【例题】一束平行单色光，通过双缝后，在屏上得到明

48、暗相间的条纹，则( )A相邻亮条纹或暗条纹的间距不等B将双缝中某一缝挡住，屏上的亮、暗条纹位置不变，但亮度减半C将双缝中某一缝挡住，屏上出现间距不等的亮、暗条纹D将双缝中某一缝挡住，则屏上一切条纹将消失，而出现一亮点解析：双缝干涉实验表明，亮、暗条纹是等间距的，若挡住一缝则变成单缝衍射，此时中央条纹最宽最亮，是不等间距的，故C是最符合要求的答案C【例题】关于光的衍射的下列说法中正确的是( )A一切波都可以产生衍射B双缝干涉中也存在着光的衍射现象C衍射现象中衍射花样的明暗条纹的出现是光波叠加的结果D影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实解析：ABC点拨：切波均可发生衍射，因为衍射是波的特征，A

49、对双缝干涉中光通过每个狭缝时均伴随有光的衍射。影是光沿直线传播形成的，光的直线传播和衍射是光在不同情况下的行为，不是矛盾对立的【例题】下面给出的几种光的现象中，能说明光具有波动性的是( )A水面上的油膜呈现出彩色条纹B月亮的圆缺变化C通过卡尺两测脚间的狭缝看与狭缝平行的日光灯，灯的边缘出现彩色条纹D通过放大镜可以看到倒立、缩小的像解析：AC点拨：A是光的干涉B是影子，说明光的直线传播C是光的衍射D是透镜的折射成像故AC说明光的波动性类型题：光的衍射、色散和散射的区别类型题： 有关光电效应的习题 【例题】关于光电效应，下列几种叙述正确的是A金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B光电流的强度与入射

50、光的强度无关C用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：金属的逸出功由该金属决定，与入射光源频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比，选项A、B错误。不可见光包括能量大的紫外线、X射线、射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误。正确选项为 D。点评 正确理解金属的逸出功的概念，知道极限频率(或最大波长)存在的原因是解决光电效应问题的关键；光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子对一定的金属来说，

51、逸出功是一定的照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大如果入射光子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比【例题】如图所示，与锌板相连的验电器的铝箔原来是张开的，现在让弧光灯发出的光经一狭缝后照射到锌板，发现在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，以上实验事实说明：A光具有波

52、粒二象性B验电器的铝箔原来带负电C锌板上亮条纹是平行等宽度的D若改用激光器发出的红光照射锌板，观察到验电器的铝箔张角则一定会变得更大解析：当弧光灯发出的紫外线经过狭缝照在锌板上，锌板上形成明暗相间的条纹，发生衍射现象，中心条纹宽度最宽，说明光有波动性；同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，发生了光电效应，电子飞出，锌板原带正电，说明光有粒子性。所以A正确，B、C错误。红光的频率小于锌板的极限频率，不发生光电效应，D错误。点评 这道题要求学生掌握光的衍射图象的特点与光电效应的实质。【例题】在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能EK与入射光的频率的关系如图所

53、示，由实验图像可求出(A)该金属的逸出功 (B)该金属的极限频率(C)单位时间内逸出的光电子数 (D)普朗克恒量解析：根据爱因斯坦光电效应方程EK=h-W，任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随的变化而变化，且是线性关系(与y=ax+b类似)，直线的斜率等于普朗克恒量，直线与横轴的截距oA表示EK=0时的频率O，即为金属的极限频率，由波速公式c=。求该金属发生光电效应照射光的极限波长EK=h-W，EK=0时有h-W =0， 又由波速公式，得c=， 故选 (A)、(B)、(D) 与横纵轴截距的物理意义注意将有关的物理知识和数学的图线联系起来，培养用数学知识【例题】用波长为1和2的单色光1和2分别

54、照射金属1和2的表面。色光1照射金属1和2的表面时都有电子射出，色光2照射金属1时有电子射出，照射金属2时没有电子射出。设金属1和2的逸出功分别为W1和W2，则有 （ D ）A1>2，W1> W2B1>2，W1< W2C1<2，W1> W2D1<2，W1< W2【例题】用如图所示的装置研究光电效应现象， 当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时， 电流表G的读数为0.2mA。 移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0则（ABC）A光电管阴极的逸出功为1.8eVB电键k断开后， 有电流流过电流表G C光电子的最大初动能为0.7eV D改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小【例题】如图所示电路中两个光电管的阴极是由同种金属材料制成的，现用强度相同的两束光分别照射两个光电管的阴极，紫光照在甲电路的光电管上，绿光照在乙电路的光电管上，若都能产生光电效应，则下列判断中正确的是（ D ）A从两个极板射出的光电子的最大初动能相同B甲光电管中打到阳极上的光电子的最大动能一定大于乙光电管中打到阳极上的光电子的最大动能C单位时间内由两光电管产生的光电子的数量相同D单位时间内由乙光电管产生的光电子的数量比甲光电管产生的光电子的数量多【例题】某种金属材料在绿光照射