高中物理高考二轮复习二轮复习 专题37光的波动性-2023届高考物理二轮复习导学案

光的波动性

1、知道光的干涉条件及现象；光的波动性2、知道薄膜干涉的相关应用；3、知道光的衍射及偏振现象，了解其相关应用；4、知道光的干涉和衍射的区别与联系；5、能利用光的干涉实验测定光的波长。

【知识点1】光的干涉要点诠释：

1、1801年，英国物理学家托马斯·杨通过双缝实验成功地观察到了光的干涉现象，证明了光的确是一种波。

2、光的干涉现象

在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。

3、干涉条件

光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。

形成相干波源的方法有两种：①利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。②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，因此频率必然相等）。

下面四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。

4、干涉区域内产生的亮、暗纹

亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即（n=0，1，2，3，……）

暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即（n=0，1，2，3，……）

相邻亮纹（暗纹）间的距离，。用此公式可以测定单色光的波长。

用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

5、薄膜干涉

当光照射到薄膜上时，可以看到在薄膜上出现明暗相间的条纹。当入射光是白光时，得到彩色条纹，当入射光是单色光时，得到单色条纹。

参与薄膜干涉的两列光是分别从薄膜的前表面和后表面反射出来的两列光。用薄膜干涉可以检查工件表面是否平整，在透镜表面涂上增透膜以增大透射光。

薄膜干涉中的色散：

（1）成因：由膜的前后表面反射回来的光叠加的结果，所以观察时只能在光源的同侧才能看到。

（2）形状：明暗相间的条纹。纹的亮暗与膜的厚度有关。

【知识点2】光的衍射要点诠释：1、光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射。

2、产生明显衍射现象的条件

障碍物（或孔）的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比波长还小。

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。

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）。

4、衍射与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中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，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干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射现象证明了光具有波动性，波长越大，干涉和衍射现象就越明显，也越容易观察到干涉和衍射现象。

【知识点3】光的偏振激光要点诠释：（一）光的偏振1、光的偏振

自然光是指在垂直于光的传播方向上，各个方向强度相同。偏振光是指在垂直于光的传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动。

光的偏振现象说明光波是横波。

2、偏振光的产生方式

偏振光的产生方式是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获得偏振光，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．

光的偏振理解：

（1）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。

（2）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。

（3）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°，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（如图）。

（二）激光1、产生机理处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射。原子发生受激辐射时，发出光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。2、激光器：主要由工作物质、激励源和谐振腔组成。3、激光的主要特点及应用（1）平行度好（方向性好）精确测距：激光雷达；刻制光盘（2）相干性好（频率单一）做相干光：干涉、衍射传递信息：光纤通信记录信息：全息照相（3）亮度高（强度大）机械加工：打孔、焊接、切割医学上：光刀军事上：激光武器（“死光”武器）科研上：引发核聚变

例1.武广高铁线上运行的动车，是一种新刑高速列车，其正常运行速度为360km/h，每节车厢长为L=25m。现为探究动车进站时的运动情况，如果相邻车厢交接处各安装一个激光灯，在站台边的某位置安装一个光电计时器，若动车进站时是做匀减速运动，第5次激光灯到达计时器时速度刚好为0，且连续5次灯通过计时器记录总时间为4s，则（

）A.

动车上的第一个激光灯通过光电计时器时的速度约为50m/s

B.

动车停止运动前两灯计时的时间间隔约为5s

C.

动车匀减速进站的加速度大小为s2

D.

动车从正常运行速度减速到静止所需的时间约为20s

【解析】C．由于连续5次计时动车通过了4节车厢，且刚好减速到速度为零，故可等效为反方向的从静止开始的匀加速运动，故有4L所以aC不符合题意；A．第一个激光灯通过计时器时的速度为vA符合题意；B．动车停止运动前两灯计时的时间间隔由L=12aB不符合题意；D．动车从正常运行速度减速到静止所需的时间为tD不符合题意。故答案为：A。例2.现代的激光打印机都是自动进纸的，其进纸原理如图所示，进纸槽里叠放有一叠白纸。进纸时滚轮以竖直向下的力压在第1张白纸上，并沿逆时针方向均匀转动，确保第1张纸与第2张纸相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，滚轮与白纸之间的动摩擦因数为µ1，白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为µ2，则下列说法正确的是（

）A.

若要自动进纸则µ1>µ2

B.

第1张白纸受到的摩擦力向左

C.

一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向左

D.

进纸过程中任意两张白纸之间均存在静摩擦力【解析】A．若要自动进纸，则滚轮与白纸之间的摩擦力要大于纸与纸的摩擦力，则有μ1＞μ2，A符合题意；B．第1张纸相对于滚轮的运动趋势方向与滚轮的运动方向相反，则受到滚轮的静摩擦力与滚轮的运动方向相同，即受到滚轮的摩擦力向右，B不符合题意；C．根据题意，因上一张相对下一张要向右滑动，则上一张纸受到下一张纸的摩擦力一定向左，那么下一张相对上一张要向左滑动，因此下一张纸受到上一张纸的摩擦力一定向右，C不符合题意；D．第1张纸与第2张纸之间有相对滑动，存在滑动摩擦力，D不符合题意。故答案为：A。

1.如图所示，为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为cm的遮光板，滑块向右做匀加速直线运动依次通过两个光电门A和B。光电门上的黑点处有极细的激光束，当遮光板挡住光束时开始计时，不遮挡光束时停止计时。现记录了遮光板通过第一个光电门所用的时间为Δt1＝s，通过第二个光电门所用的时间为Δt2＝s，光电门从第一次计时结束到第二次计时开始经历的时间为Δt3=s．则滑块的加速度大小应为（）A.

m/s2

B.

s2

C.

m/s2

D.

m/s22.地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中，需要精确的重力加速度g值，g值可由实验精确测定．近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测g归于测长度和时间，以稳定的氦氖激光为长度标准，用光学干涉的方法测距离，以铷原子钟或其他手段测时间，能将g值测得很准，具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O点向上抛小球又落到原处的时间为T2，在小球运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点到又回到P点所用的时间为T1，测得T1、T2和H，可求得g等于（

）A.

8HT22-T12

1.【答案】C【解析】物体做匀加速运动时，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，据v=dΔt得：遮光板通过第一个光电门的中间时刻的速度：v1=0.030.3=0.10m/s，遮光板通过第二个光电门的中间时刻的速度：v2