光的干涉、衍射和偏振现象

选考部分选修3-4第十三章第2单元 光的干涉、衍射和偏振现象1.2009年10月1日晚，首都北京各界人士欢聚一堂，热烈庆祝中华人民共和国成立60周年.在天安门广场举行的联欢晚会上，焰火呈现出的"锦绣河山”图（如图13-2-6所示）更是惊艳全场.下列关于光的认识，正确的是（）焰火中各种五颜六色的光中红光比绿光的波长要长利用相机拍下这些壮观景象时，涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射通过电视观看国庆焰火时，电视机遥控器是利用红外线脉冲信号来进行遥控的联欢晚会上各种节目中所利用的激光是一种相干光解析：涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是说明增透膜增强了对淡紫色光的反射，B错；电视机遥控器是利用红外线脉冲信号来进行遥控的，C正确；激光是一种人工产生的相干光，D正确.答案：ACD2.用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25mm，在距离双缝为1.2m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5mm，试求所用单色光的波长.x7.5解析：已知Ax= =—10-3m，/=1.20m，n-15-1dd=0.25x10-3m，根据公式曷=牛得八'd 0.25x10-3x7.5x10-31.20x4波长入=尹= ,—. m1.20x4=3.906x10-7m.答案：3.906x10-7m°3.两个狭缝相距0.3mm，位于离屏50cm处，现用波长为6000A的光照射双缝，求：⑴两条相邻暗条纹间的距离是多少？4（2）若将整个装置放于水中，那么两条相邻暗条纹间的距离是多少？（水的折射率为-，°1A=10-10m)

解析：本题要求用公式以―入进行计算.l 50x10-2x6000x10-100.3x10-3(10.3x10-3=1x10-3m=1mm,*(2)*=-=n6000° °=,A=4500A43,l,或=d*50x10-2x4500x10-10= --“c m=0.75mm.0.3x10-3答案：(1)1mm(2)0.75mm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，否则将会严重地损伤视力.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伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为v=8.1x1014Hz.他设计的这种"增反膜”所依据的原理是.这种“增反膜”的厚度至少是多少？以下有关薄膜干涉的说法正确的是 ()薄膜干涉说明光具有波动性如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行干涉条纹一定是彩色的利用薄膜干涉也可以"增透”解析：(1)为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强，从而使透射的紫外线减弱.⑵路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长”的整数倍，即2d1=N*(N=1,2...),因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的2,紫外线在真空中的波长是腭c/v=3.7x10-7m.在膜中的波长是*=*/n=2.47x10-7m,故膜的厚度至少是1.23x10-7m.(3)干涉和衍射都证明光具有波动性；如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行;白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉则为该色光颜色；当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会"增透”.故选项A、D正确.答案：(1)两反射光叠加后加强(2)1.23x10-7m(3)AD利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题：

⑴用图13-2-7所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？⑵为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52x10-7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度.解析：(1)干涉图样是标准样板和被检查平面间空气膜即b.c面反射光叠加形成的.(2)设绿光在真空中波长为A0,在增透膜中的波长为A,由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：即A=A0,那么增透膜厚度m=1x10-7m.1A5.52x10-7h=4Am=1x10-7m.答案：见解析某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射.若某次观察光的衍射时游标卡尺的示数如图13-2-8所示，则卡尺两测脚间的狭缝宽度为.iO I1 单■位:IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII|IIII|IIIIIIIII|0 L0 2D图13-2-8在利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射总结出的以下几点中，正确的是.若狭缝与灯丝平行，则衍射条纹与狭缝平行衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，衍射条纹越窄衍射条纹的间距与光的波长有关，光的波长越长，衍射条纹越宽衍射条纹的间距与光的频率有关，光的频率越大，衍射条纹越宽解析：(1)卡尺游标尺为20分度，1其精度为元mm=0.05mm.读数=固定刻度+可动刻度=0+5x0.05mm=0.25mm.(2)观察光的衍射现象时，狭缝必须与灯丝平行，而衍射条纹与狭缝平行，A正确；衍射现象明显与否与缝宽和光波长有关.狭缝越窄，光波长越长，现象越明显，故B错误，C正确；由c=Av知，频率越高则光波长越短，衍射现象越不明显，故D错误.

答案：（1）0.25mm（2）AC7.（2010•福州模拟）7.请回答下列两个问题：（1） 某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？（2） 市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？解析：（1）在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光（反射光为偏振光），影像就变得清晰.⑵这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片.该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直.答案：见解析8.一般认为激光器发出的是频率为v的"单色光”.实际上它的频率并不是真正单一的.激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是△/（也称频率宽度）.如图13-2-9所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出（这部分光称为乙光），甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间M.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：*的最大值△《与M的乘积近似等于1，即只有满足△《△v=18.TOC\o"1-5"\h\z定的干涉现象. q !已知 d某红宝石激光器发出的激光频率v=4.32x1014Hz，它的 f频率宽度M=8.0x109Hz.让这束激光由空气斜射到折 但匚；了，射率n=*；2的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°角，如图13-2-9所示.⑴求从。点射入薄膜中的光的传播方向及速率.⑵估算在如图13-2-9所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm.sin45°解析：⑴设从。点射入溥膜中的光线的折射角为「，根据折射定律有：n=*，可sin45°1TOC\o"1-5"\h\z即sinr= =匚n2所以r=30°.光在薄膜中的传播速度v=c/n~2.12x108m/