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1、第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性第三节光的波动性激光第三节光的波动性激光第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性一、光的干涉一、光的干涉1定定义义：在在两两列列光光波波的的叠叠加加区区域域，某某些些区区域域的的光光被被_，出出现现亮亮纹纹，某某些区域的光被些区域的光被_，出，出现现暗暗纹纹，且，且_和和_互相互相间间隔的隔的现现象叫做象叫做光的干涉光的干涉现现象象基基础础梳梳理理自自学学导导引引加加强强减弱减弱加加强强减弱减弱第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性2条条件件：两两列列光光的的_，且且具具有有恒恒定定的的相相位位差差，才才能能产
2、产生生稳稳定定的的干涉干涉现现象象3双双缝缝干涉干涉(1)现现象：象：单单色光干涉色光干涉时观时观察到察到_相相间间的的条条纹纹，白白光光双双缝缝干干涉涉的的现现象象为为中央是白色条中央是白色条纹纹,两两边边是彩色的条是彩色的条纹纹频频率相等率相等明暗明暗第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性(2)亮、暗条亮、暗条纹纹的判断：的判断：rn(n0,1,2，)，即到双，即到双缝缝的距离差的距离差为为波波长长的整数倍的点出的整数倍的点出现现_条条纹纹，rn (n0,1,2，),即到双即到双缝缝的距离差的距离差为为半波半波长长奇数倍的点出奇数倍的点出现现_条条纹纹(3)条条纹间纹间距公
3、式：距公式：x_.亮亮暗暗第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性4薄膜干涉薄膜干涉(1)现现象：光照射到薄膜上象：光照射到薄膜上时时,薄膜前、薄膜前、后表面反射的两列光相叠加，后表面反射的两列光相叠加，发发生干生干涉涉现现象，若入射光象，若入射光为单为单色光，可形成色光，可形成明暗相明暗相间间的干涉条的干涉条纹纹，若入射光，若入射光为为白白光，可形成光，可形成_的干涉条的干涉条纹纹彩色彩色第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性(2)应用应用干涉法干涉法检查检查平面平面如如图图1431所示，所示，检查检查精密零件的精密零件的表面表面质质量；量；图图1431第十四章
4、光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性将将被被检检查查平平面面和和放放在在上上面面的的透透明明标标准准样样板板的的一一端端垫垫一一薄薄片片，使使样样板板的的标标准准平平面面和和被被检检查查平平面面间间形形成成一一个个楔楔形形空空气气膜膜，单单色色光光从从上上面面照照射射，入入射射光光在在空空气气层层的的上上、下下表表面面反反射射出出两两列列光光波波叠叠加加情情况况，从从反反射射光光中中看看到到干干涉涉条条纹纹,根根据据干干涉涉条条纹纹的的形形状状，来来确确定定工工件件表表面情况面情况第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性镜镜片增透膜片增透膜在在光光学学元元件件(透透镜镜
5、、棱棱镜镜)的的表表面面涂涂一一层层薄薄膜膜，当当薄薄膜膜的的厚厚度度是是入入射射光光在在薄薄膜膜中中波波长长的的/4时时，在在薄薄膜膜的的两两个个面面上上的的反反射射光光的的路路程程差差恰恰好好等等于于_，因因而而相相互互抵抵消消，达达到到减减小小反反射射光光、增增大大透透射射光光强强度的作用度的作用/2第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性二、光的衍射二、光的衍射1衍射衍射现现象象光光在在遇遇到到障障碍碍物物时时，偏偏离离直直线线传传播播方方向向而而照照射射到到阴阴影影区区域域的的现现象象叫叫做做光光的的衍射衍射第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性2明明显
6、显衍射的条件衍射的条件当当孔孔或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸比比光光波波波波长长_，或者跟光波波或者跟光波波长长_时时，光才能，光才能发发生明生明显显的衍射的衍射现现象象3衍射衍射图样图样小小相差不多相差不多第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性(1)单缝单缝衍射：中央衍射：中央为为亮条亮条纹纹，向两，向两侧侧有明暗相有明暗相间间的条的条纹纹，但，但间间距和亮度不距和亮度不同白光衍射同白光衍射时时，中央仍，中央仍为为白光，最白光，最靠近中央的是靠近中央的是_光，最光，最远远离中央的离中央的是是_光光(2)圆圆孔衍射：明暗相孔衍射：明暗相间间的不等距的不等距圆环圆环紫紫红红第十四章
7、光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性(3)泊泊松松亮亮斑斑：光光照照射射到到一一个个半半径径很很小小的的圆圆板后，在板后，在圆圆板的阴影中心出板的阴影中心出现现的的_斑斑，这这是是光光能能发发生生衍衍射射的的有有力力证证据之一据之一三、光的偏振三、光的偏振亮亮第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性1偏偏振振光光：在在跟跟光光传传播播方方向向垂垂直直的的平平面面内内，光光振振动动在在某某一一方方向向较较强强而而在在另另一些方向振一些方向振动较动较弱的光即弱的光即为为偏振光偏振光光光的的偏偏振振现现象象证证明明光光是是_(填填“横横波波”或或“纵纵波波”)横波横波第十四章
8、光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性2偏振光的偏振光的产产生生自自然然光光通通过过起起偏偏器器：通通过过两两个个共共轴轴的的偏偏振振片片观观察察自自然然光光，第第一一个个偏偏振振片片的的作用是把自然光作用是把自然光变变成偏振光，叫做成偏振光，叫做_第第二二个个偏偏振振片片的的作作用用是是检检验验光是否是偏振光，叫做光是否是偏振光，叫做_起偏器起偏器检检偏器偏器第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性四、激光四、激光1产产生机理生机理处处于于激激发发态态的的原原子子，如如果果在在入入射射光光子子的的电电磁磁场场的的影影响响下下，引引起起高高能能态态向向低低能能态态跃跃迁迁
9、，同同时时在在两两个个状状态态之之间间的的能能量量差差以以辐辐射射光光子子的的形形式式发发射射出出去去，这这种种辐辐射叫做受激射叫做受激辐辐射射第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性原原子子发发生生受受激激辐辐射射时时，发发出出的的光光子子的的频频率率、发发射射方方向向等等，都都跟跟入入射射光光子子完完全全一一样样，这这样样使使光光得得到到加加强强，这这就就是是激光激光产产生的机理生的机理2特点及特点及应应用用第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性(1)激激光光是是一一种种人人工工产产生生的的相相干干光光根根据据此此特特点点，它它能能像像无无线线电电波波那那样样
10、进进行行调调制制，应应用用于于光光纤纤通通信信也也可可以以用用于于全息照像全息照像(2)激光的平行度非常好根据此特点激光的平行度非常好根据此特点,它可以它可以应应用于精确用于精确测测距，距，还应还应用于用于VCD光光盘盘的解的解读读第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性(3)激激光光的的亮亮度度高高，温温度度高高可可以以利利用用激激光光束束来来切切割割各各种种物物质质，焊焊接接金金属属以以及及在在硬硬质质材材料料上上打打孔孔医医学学上上可可以以用用激激光光作作“光光刀刀”来来切切开开皮皮肤肤、切切除除肿肿瘤瘤，也也可可以以用用激激光光“焊焊接接”剥剥落落的的视视网膜，网膜，还还
11、可以引起核聚可以引起核聚变变第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性要要点点透透析析直直击击高高考考一、光的干涉和衍射的一、光的干涉和衍射的对对比比1衍射与干涉的比衍射与干涉的比较较 两种两种现现象象比比较项较项目目 单缝单缝衍射衍射双双缝缝干涉干涉不同不同点点条条纹宽纹宽度度条条纹宽纹宽度不等，中度不等，中央最央最宽宽条条纹宽纹宽度相度相等等条条纹间纹间距距各相各相邻邻条条纹间纹间距不距不等等各相各相邻邻条条纹纹等等间间距距第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性两种两种现现象象比比较项较项目目 单缝单缝衍射衍射双双缝缝干涉干涉不同点不同点亮度亮度中央条中央条纹纹
12、最最亮，两亮，两边变边变暗暗清晰条清晰条纹纹，亮，亮度基本相等度基本相等相同点相同点干涉、衍射都是波特有的干涉、衍射都是波特有的现现象，属于波的叠加；干涉、象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相衍射都有明暗相间间的条的条纹纹第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性2.光的干涉和衍射的本光的干涉和衍射的本质质光光的的干干涉涉和和衍衍射射都都属属于于光光的的叠叠加加，从从本本质质上上看看，干干涉涉条条纹纹和和衍衍射射条条纹纹的的形形成成有有相相似似的的原原理理，都都可可认认为为是是从从单单缝缝通通过过两两列列或或多多列列频频率率相相同同的的光光波波，在在屏上叠加形成的屏上叠加形成的单
13、缝单缝衍射衍射现现象象第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性即时应用即时应用1(2012福福建建龙龙岩岩调调研研)如如图图1432所所示示,a、b、c、d四四个个图图是是不不同同的的单单色色光光形形成成的的双双缝缝干干涉涉或或单单缝缝衍衍射射图图样样分分析析各各图图样样的的特特点点可可以以得得出出的的正正确确结论结论是是()第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性图图1432Aa、b是光的干涉是光的干涉图样图样Bc、d是光的干涉是光的干涉图样图样第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性C形形成成a图图样样的的光光的的波波长长比比形形成成b图图样样光的
14、波光的波长长短短D形形成成c图图样样的的光光的的波波长长比比形形成成d图图样样光的波光的波长长短短解解析析：选选A.干干涉涉条条纹纹是是等等距距离离的的条条纹纹,因因此此，a、b图图是是干干涉涉图图样样，c、d图图是是衍射衍射图样图样，故，故A项项正确，正确，B项错误项错误；第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性二、双二、双缝缝干涉中明暗条干涉中明暗条纹纹的判断的判断1屏中央位置明暗条屏中央位置明暗条纹纹的判断：双的判断：双缝缝到光屏中央距离相等，光程差到光屏中央距离相等，光程差为为零零如果两光源振如果两光源振动动完全一致，
15、中央一定完全一致，中央一定是亮是亮纹纹，假如两光源振，假如两光源振动动正好相反，正好相反，则则中央中央为为暗暗纹纹第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性2根根据据r与与的的关关系系判判断断：在在两两光光源源振振动动完完全全一一致致的的情情况况下下，屏屏上上一一点点P到到双双缝缝的距离的距离r满满足：足：第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性即时应用即时应用2如如图图1433所所示示是是双双缝缝干干涉涉实实验验装装置置，使使用用波波长长为为600 nm的的橙
16、橙色色光光源源照照射射单单缝缝S，在在光光屏屏中中央央P处处观观察察到到亮亮条条纹纹，在在位位于于P点点上上方方的的P1点点出出现现第第一一条条亮亮纹纹中中心心(即即P1到到S1、S2的的路路程程差差为为一个波一个波长长)，第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性现现换换用用波波长长为为400 nm的的紫紫光光源源照照射射单单缝缝，则则()图图1433第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性AP和和P1仍仍为为亮点亮点BP为为亮点，亮点，P1为为暗点暗点CP为为暗点，暗点，P1为为亮点亮点DP、P1均均为为暗点暗点第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动
17、性解解析析：选选B.从从单单缝缝S射射出出的的光光波波被被S1、S2两两缝缝分分成成的的两两束束光光为为相相干干光光由由题题意意，屏屏中中央央P点点到到S1、S2距距离离相相等等，即即由由S1、S2分分别别射射出出的的光光到到P点点的的路路程程差差为为零零，因因此此是是亮亮纹纹中中心心因因而而，无无论论入入射射光光是是什什么么颜颜色色的的光光，波波长长多多大，大，P点都是中央亮点都是中央亮纹纹的中心的中心第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性而而P1点到点到S1、S2的路程差的路程差刚刚好是橙光好是橙光的的一一个个波波长长，即即|P1S1P1S2|600 nm橙橙，则则两列光波
18、到达两列光波到达P1点振点振动动情况情况完全一致，振完全一致，振动动得到加得到加强强，因此，出，因此，出现现亮条亮条纹纹当当换换用波用波长为长为400 nm的紫的紫光光时时，|P1S1P1S2|600 nm(3/2)400 nm3紫紫/2，第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性则则两两列列光光波波到到达达P1点点时时振振动动情情况况完完全全相相反反，即即由由S1、S2射射出出的的光光波波到到达达P1点点时时就相互削弱，因此就相互削弱，因此,出出现现暗条暗条纹纹综综上所述，上所述，选项选项B正确正确第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性 (2010高高考考江江苏苏
19、卷卷)如如图图1434所所示示，在在杨杨氏氏双双缝缝干干涉涉实实验验中中，激激光光的的波波长长为为5.30107 m，屏屏上上P点点距距双双缝缝S1和和S2的的路路程程差差为为7.95107 m，则则在在这这里里出出现现的的应应是是_(选选填填“明条明条纹纹”或或“暗条暗条纹纹”)题型题型1 1双双缝缝干涉条干涉条纹纹的分析的分析例例1题题型型探探究究讲讲练练互互动动第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性现现改改用用波波长长为为6.30107 m的的激激光光进进行上述行上述实验实验,保持保持其他条件不其他条件不变变，则则屏上的条屏上的条纹间纹间距将距将_(选选填填“变宽变宽”、
20、“变变窄窄”或或“不不变变”)图图1434第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性【答案答案】暗条暗条纹纹变宽变宽第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性 (满满分分样样板板10分分)在在研研究究材材料料A的的热热膨膨胀胀特性特性时时，可，可采用如采用如图图1435所所示的干涉示的干涉实验实验法法题型题型2 2薄膜干涉的理解和薄膜干涉的理解和应应用用例例2图图1435第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性A的的上上表表面面是是一一光光滑滑平平面面，在在A的的上上方方放放一一个个透透明明的的平平行行板板B，B与与A上上表表面面平平行行，在在它它们们之之
21、间间形形成成一一厚厚度度均均匀匀的的空空气气膜膜现现在在用用波波长长为为的的单单色色光光垂垂直直照照射射，同同时时对对A缓缓慢慢加加热热，在在B上上方方观观察察到到B板板的的亮亮度度发发生生周周期期性性变变化化当当温度温度为为t1时时最亮，最亮，第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性然然后后亮亮度度逐逐渐渐减减弱弱至至最最暗暗；当当温温度度升升高到高到t2时时，亮度再一次回到最亮，亮度再一次回到最亮(1)在在B板板上上方方观观察察到到的的亮亮暗暗变变化化是是由由哪两个表面的反射光叠加形成的？哪两个表面的反射光叠加形成的？(2)温温度度由由t1升升高高到到t2时时，A的的高高度度
22、升升高高多少？多少？第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性【思思路路点点拨拨】分分析析此此题题时时应应注注意意两两点：点：(1)薄薄膜膜干干涉涉是是利利用用了了光光在在空空气气膜膜前前后后表面的反射光叠加形成的；表面的反射光叠加形成的；(2)温温度度变变化化时时，空空气气膜膜的的厚厚度度发发生生变变化化第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性解解题题样样板板规规范范步步骤骤，该该得得的的分分一一分分不不丢丢！(1)A、B间间为为空空气气薄薄膜膜，在在B板板上上方方观观察察到到的的亮亮暗暗变变化化，是是由由B的的下下表表面面反反射射的的光光和和A的的上上表表面面反反
23、射射的的光光叠叠加加产产生的生的(4分分)(2)当温度当温度为为t1时时，第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性 (2012天天津津模模拟拟)抽抽制制高高强强度度纤纤维维细细丝丝可可用用激激光光监监控控其其粗粗细细，如如图图1436所所示示，观观察察光光束束经经过过细细丝丝后后在在光光屏屏上上所所产产生生的的条条纹纹即即可可以以判判断断细细丝丝粗粗细细的的变变化化()题型题型3 3光的衍射现象光的衍射现象例例3第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性A这这里里应应用的是用的是光的衍射光的衍射现现象象B这这里里应
24、应用的是光的干涉用的是光的干涉现现象象C如如果果屏屏上上条条纹纹变变宽宽，表表明明抽抽制制的的丝变丝变粗粗图图1436第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性D如如果果屏屏上上条条纹纹变变宽宽，表表明明抽抽制制的的丝变细丝变细【解析解析】本本题为题为光的衍射光的衍射现现象在工象在工业业生生产产中的中的实际应实际应用，考用，考查查光的衍射光的衍射现现象，若障碍物的尺寸与光的波象，若障碍物的尺寸与光的波长长相相比差不多或更小，衍射比差不多或更小，衍射现现象象较较明明显显第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性通通过过观观察察屏屏上上条条纹纹的的变变化化情情况况，从从而而监测监测抽制的抽制的丝丝的情况，故的情况，故选选AD.【答案答案】AD第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性知能演练强化闯关知能演练强化闯关第十四章光的传播第十四章光的传播 光的波动性光的波动性本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放