第4课时光的干涉衍射和偏振（学生）

第4课时光的干涉衍射偏振第一时间第一印象自主先学基础梳理一．光的干涉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λ、双缝间距d及屏到双缝的距离l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.分担风雨分享阳光小组合作小有成果1．单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到的图象是（）A.AB.BC.CD.D2．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是()A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源3．如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏.实验时用白光从左边照射单缝S,可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹.现在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,则在光屏P上可观察到().A.红光和蓝光两套干涉条纹B.红、蓝相间的条纹C.两种色光相叠加,但不出现干涉条纹D.屏的上部为红光,下部为蓝光,不发生叠加4．由下列哪些现象可以说明光是横波（）A．光的偏振现象B．光的色散现象C．光的全反射现象D．光的干涉和衍射现象5．把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示。这时可以看到明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是()A．干涉条纹是上面玻璃板上下表面反射光的干涉B．干涉条纹是空气劈上下表面反射光的干涉C．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧6．如图所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角方向振动的光核心模型核心思维交流展示精讲点拨考点一、双缝干涉【例题1】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是()A．用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹B．用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C．用单色光f1照射时出现亮条纹，用f2照射时出现暗条纹D．用单色光f1照射时出现暗条纹，用f2照射时出现亮条纹【变式1】如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列光波到达屏上时会产生干涉条纹．已知入射激光波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记成第0级亮条纹，由P向上数与第0级亮条纹相邻的亮条纹为第1级亮条纹，与第1级亮条纹相邻的亮条纹为第2级亮条纹，以此类推，设P1处的亮条纹恰好是第10级亮条纹．线段S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于()A．5λB．10λC．20λD．40λ考点二、薄膜干涉【例题2】利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图(a)所示,现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射,可观察到如图(b)所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处,下列判断中正确的是( ).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．条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同【变式2】劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，在一块平板玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，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；(2)任意相邻两条明条纹所对应的薄膜厚度恒定，现若在图甲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．消失考点三、光的衍射【例题3】抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()A．这里应用的是光的衍射现象B．这里应用的是光的干涉现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细【变式3】用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图象更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是()A．当做单缝实验时，光强分布如图乙所示B．当做单缝实验时，光强分布如图丙所示C．当做双缝实验时，光强分布如图乙所示D．当做双缝实验时，光强分布如图丙所示考点四、光的偏振【例题4】奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测得糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量,偏振光通过糖溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关。将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品中的含糖量。如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中正确的是()A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α【变式4】如图所示，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()A．光屏N上光的亮度保持不变B．光屏N上光的亮度会时亮时暗C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线D．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动分层训练分级达标A．双基训练基础巩固1．如图所示为条纹总宽度相同的4种明暗相间的条纹,其中有两种是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样,还有两种是黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。则图中从左向右排列,亮条纹的颜色依次是()A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫2．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为()A．2.06×10－7mB．2.06×10－4mC．1.68×10－4mD3．下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的下列判断中，准确无误的是()A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样C．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样4．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同，则()A．这是利用光的干涉现象B．这是利用光的偏振现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了B．思维提升素养形成5．如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm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点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400nm的紫色光源照射单缝S，则()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和P1均为暗点6．如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是()A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的反思总结反馈矫正规律方法总结、收获、疑惑、错题及原因第4课时光的干涉衍射偏振第一时间第一印象自主先学基础梳理一．1．相同、波长整数倍、奇数倍、Δx=ldλ．2二、1．离开直线路径绕到障碍物阴影区．三、1．某一特定．2．一切方向、强度．3．垂直、横波．分担风雨分享阳光小组合作小有成果1．答案：A解析：单色光源经狭缝发生衍射，衍射图样是中间亮而宽的明纹，两边是明暗相间较窄的条纹，只有A符合这些特点。2．答案：B解析：在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离∆x=ldλ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或d减小。根据c=λf知要增大λ，应减小f3．答案：C解析：由于在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,两列光的频率不满足干涉条件，则只能在光屏P上可观察到两种色光相叠加,但不出现干涉条纹，选项ABD、C正确。4．答案：A解析：只有横波才有偏振现象，选项A正确。5．答案：BC解析：根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，选项A错误、B正确；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，选项C正确、D错误。6．答案：ABD解析：偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时，透射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱。太阳光为自然光，沿着各个方向振动的光波的强度均相同，选项A正确；振动方向与偏振片的透振方向一致的光波能顺利通过，选项B正确；振动方向与偏振片的透振方向垂直的光波不能通过，选项C错误；沿与竖直方向成45°角方向振动的光，由于振动方向与偏振片的透振方向不是垂直的，故也能在P的另一侧观察到透射光，选项D正确。核心模型核心思维交流展示精讲点拨考点一、双缝干涉【例题1】答案：C解析：单色光f1的波长：λ1＝cf1＝3×1085.0×1014m＝0.6μm，单色光f2的波长：λ2＝cf2＝3×1087.5×1014m＝0.4μm.因为P点到双缝的距离之差δ＝0.6μm＝λ1，所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹．因为δ【变式1】答案：B解析：出现亮条纹的条件为：光的路程差δ＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)，依题意得0级对应k＝0，即r2－r1＝0，则第10级对应k＝10，即r2－r1＝10λ.考点二、薄膜干涉【例题2】答案：BC解析：当光线垂直入射时，被薄膜上下表面反射的光线的光程差为2ne，其中2n是常量，厚度e相同的地方，位相差相同，选项C正确、D错误；达到相应的厚度，才能得到相应级次的条纹，条纹向左边凸起，表明由于工件凹陷，导致厚度大于空气膜的正常厚度，反之亦然，选项A错误、B正确。【变式2】答案：A解析：撤去一张纸后劈形空气的薄膜的劈度减缓，相同水平距离上，劈度厚度变化减小，以致波程差变化减小，条纹变宽，条纹数量变少(变疏)，选项A正确。考点三、光的衍射【例题3】答案：AD解析：本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显．通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况，故选AD.【变式3】答案：AD解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C项错误，D项正确．考点四、光的偏振【例题4】答案：ACD解析：因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O。当在A、B间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，故选项ACD正确。【变式4】答案：B解析：太阳光是自然光，沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P后成为偏振光，当偏振片P与Q平行时，亮度最大，当偏振片P与Q垂直时，光屏没有亮度，所以光屏上光的亮度是由亮到暗，再由暗到亮，不会有亮线产生，故选项B正确。分层训练分级达标A．双基训练基础巩固1．答案：B解析：双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之处，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹。又因为双缝干涉条纹的间距Δx=ldλ，在l、d都不变的情况下，干涉条纹间距Δx与波长λ成正比，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距大，即1、3分别对应红光和蓝光。而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，则黄光的中央条纹较宽较亮，故2、4分别对应紫光和黄光。故图中从左向右排列,