第2讲　光的干涉、衍射和偏振

1/5第2讲光的干涉、衍射和偏振考点一光的干涉现象1.光的干涉（1）定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现条纹；某些区域相互减弱，出现条纹，且加强区域和减弱区域相互的现象。（2）条件：①两束光的频率；②相位差。2.双缝干涉（1）图样特点①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；②白光照射时，中央为条纹，其余为条纹。（2）条纹间距（Δx）公式：Δx＝。λ为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝间距离。3.薄膜干涉利用薄膜（如肥皂液薄膜）表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜的厚度。1.双缝干涉（1）条纹间距公式：Δx＝ldλ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，（2）明暗条纹的判断方法如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为Δr＝r2－r1。当Δr＝nλ（n＝0，1，2，…）时，光屏上P'处出现明条纹。当Δr＝（2n＋1）λ2（n＝0，1，2，…）时，光屏上P'

2.薄膜干涉（1）形成如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA'和后表面BB'分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。（2）明暗条纹的判断①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ（n＝0，1，2，…），薄膜上出现明条纹。②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝（2n＋1）λ2（n＝0，1，2，…），（3）应用①增透膜：照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的薄膜，一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的14，即d＝λ4。增透膜对绿光的增透效果最好，对红光、紫光的增透效果稍差，仍有部分反射②用干涉法检查平面：如图甲所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射时，入射光从空气薄膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。被检查平面若是平的，空气薄膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里的空气薄膜产生的干涉条纹将发生弯曲，如图乙所示。1.【双缝干涉】如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差｜r1－r2｜应为（）A.c2fC.3cf2.【薄膜干涉】（2023·山东高考5题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（）A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动3.【增透膜】（2024·湖北襄阳四中校考模拟预测）在户外的时候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。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。如果所要消除的紫外线的频率为9.0×1014Hz，他选用的薄膜材料对紫外线的折射率为53，那么这种“增反膜”的最小厚度为（A.5.0×10－8m B.8.3×10－8mC.1.0×10－7m D.1.7×10－7m考点二光的衍射和偏振现象1.光的衍射发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够的时候，衍射现象才会明显。2.光的偏振（1）自然光：包含着在垂直于传播方向上沿振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都。（2）偏振光：在于光的传播方向的平面上，沿着某个的方向振动的光。（3）偏振光的形成①让自然光通过形成偏振光。②让自然光在两种介质的界面发生反射和，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。（4）偏振光的应用：照相机镜头前的偏振滤光片、液晶显示器、立体电影、车灯眩光消除等。（5）光的偏振现象说明光是一种波。

▢判断小题1.阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。（）2.泊松亮斑是光的衍射形成的。（）3.光遇到障碍物时都能产生衍射现象。（）4.自然光是偏振光。（）1.单缝衍射与双缝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亮条纹间距不等各相邻亮（暗）条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，都属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的。1.【双缝干涉与单缝衍射的比较】（多选）（2022·山东高考10题）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是（）A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹2.【偏振现象】（多选）利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。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处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于θD.将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于θ考点三光的波动性与几何光学的综合【例1】（2024·湖北武汉高三统考）一包含有两种频率光的激光束，从真空中垂直射入截面为直角三角形的玻璃棱镜，光路如图所示。激光从棱镜的斜边面出射时被分为a、b两束光。已知，截面顶角为θ，棱镜对这两种频率光的折射率分别为n1＝54和n2＝2。下列说法正确的是（A.a光的频率大于b光的频率B.a光与b光在三棱镜中的传播速度之比是5∶42C.用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹比a光的宽D.为使这两种频率的光都能从棱镜斜边射出，θ角的取值范围是0＜θ＜45°听课记录【例2】（2024·广东深圳校考模拟预测）彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。关于a光和b光的说法中，正确的是（