《2024届高考物理一轮总复习第十三章光第2讲光的波动性学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024届高考物理一轮总复习第十三章光第2讲光的波动性学案.docx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2讲光的波动性一、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，出现亮条纹；某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。2条件：(1)两束光的频率相同；(2)相位差恒定。3双缝干涉(1)图样特点单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹。(2)条纹间距(x)意义：相邻两条亮条纹(或暗条纹)中心之间的距离。公式：x。注意各量的意义：为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝间距离。4薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同。二、光的衍射1明显衍射的
2、条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。2三类常见衍射现象三、光的偏振1自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。2偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。微点判断(1)光的颜色取决于折射率。()(2)只有频率相同的两列光波才可能产生干涉。()(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。()(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(5)自然光是偏振光。()(一) 光的干涉现象研清微点1光的双缝干涉的理解1在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相
3、间的条纹，则下列说法正确的是( )A中间条纹间距较两侧更宽B不同色光形成的条纹完全重合C双缝间距离越大条纹间距离也越大D遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹解析：选D据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，A错误；不同色光干涉条纹分布位置不相同，B错误；据公式x可知，双缝间距d越大，干涉条纹间距离越小，C错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，D正确。一点一过双缝干涉的条纹间距(1)公式：x(2)各量的意义：l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，是入射光波的波长。研清微点2双缝干涉中亮、暗条纹的判断2在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长为600 nm的橙色光照射
4、，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点到S1、S2的路程差恰为，现改用波长为400 nm的紫光照射，则( )AP0和P都呈现亮条纹BP0为亮条纹，P为暗条纹CP0为暗条纹，P为亮条纹DP0和P都呈现暗条纹解析：选B由题意可知，PS2PS1，故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，P为暗条纹，P0仍为亮条纹，B正确。3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|r1r2|应为( )A.B.C. D.解析：选D在P点出现第3条暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为(2n1)，而，所以|r1r2
5、|，D正确。一点一过双缝干涉中亮、暗条纹的判断方法(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2r1k(k0,1,2，)时，光屏上出现亮条纹。(2)光的路程差r2r1(2k1)(k0,1，2，)时，光屏上出现暗条纹。研清微点3薄膜干涉的理解及应用4.(2021浙江6月选考)(多选)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是( )A过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90，条纹也会跟着转动90解析：选AB肥皂膜因为自重会上面薄
6、而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，肥皂膜从形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90，D错误。5.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能
7、正确的是( )解析：选D根据薄膜干涉的形成规律，若薄膜厚度d均匀变化时，会产生等间距的明暗相间的条纹，现在条纹间距不等，说明薄膜厚度d不是线性变化的， 故A、B错误；由于条纹间距变大，说明薄膜厚度d的变化趋缓，反映到dx图像中即图像的斜率减小，故C错误，D正确。一点一过薄膜干涉的理解和应用(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)亮、暗条纹的判断在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍，即rn(n1,2，3，)，薄膜上出现亮条纹。在Q处
8、，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍，即r(2n1)(n0,1,2，3，)，薄膜上出现暗条纹。(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。(二) 光的衍射、偏振现象研清微点1衍射现象的理解1(多选)关于衍射，下列说法正确的是( )A光的衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B双缝干涉中也存在衍射现象C一切波都很容易发生明显的衍射现象D影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实解析：选AB光的衍射图样是光波的叠加现象，双缝干涉中光通过三
9、个狭缝时均发生衍射现象，一般来说既有干涉又有衍射，A、B正确。一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件，C、D错误。一点一过对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。研清微点2干涉、衍射图样的比较2如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、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)。在下面的4幅图中从左往右排列，亮
10、条纹的颜色依次是( )A红黄蓝紫B红紫蓝黄C蓝紫红黄 D蓝黄红紫解析：选B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、最亮之外，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。双缝干涉条纹的宽度(即相邻亮、暗条纹间距)x，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光。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，2、4分别对应于紫光和黄光。综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确。一点一过单缝衍射与双缝干涉的比较。类别单缝衍射双缝干涉不同点条纹
11、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，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹研清微点3光的偏振3(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中，能反映光的偏振特性的是( )A一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B一束自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光C日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可使成像更清晰D通过手指间的缝隙观察日光灯，可看到彩色条纹解析：选ABC自然光通过偏振
12、片成为偏振光，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化，A正确；自然光射到光滑非金属表面时，反射光和折射光都是偏振光，B正确；日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，可以把反射的偏振光过滤，使成像更清晰，C正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，看到的彩色条纹是光的衍射现象，D错误。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，下列说法正确的是( )A光屏N上光的亮度保持不变B光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动C光屏N上有两条与偏振片P、Q透
13、振方向对应的亮线D光屏N上光的亮度会时亮时暗解析：选D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，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏N上没有亮度，则光屏N上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮，所以光屏N上光的亮度会时亮时暗，故A、B错误，D正确；光屏N上不可能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线，故C错误。一点一过1自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向2偏振光的应
14、用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。课时跟踪检测1小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是( )A阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用B阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用C阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用D阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用解析：选B发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作
15、用，B正确。2(多选)下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，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解析：选AC“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，A正确，B错误；丙图很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，丁图是单缝衍射图样，C正确，D错误。3(多选)如图1所示为单缝衍射示意图，如
16、图2所示为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下列说法正确的是( )A在同种均匀介质中，甲光的波长较长B在同种均匀介质中，甲光的传播速度较大C用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多D当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射解析：选ABC经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽，条纹间隔越大，由题图(b)可知，甲光的中央亮纹宽，则甲光的波长较长，故A正确；依据f可知，甲光的频率较小，则甲光的折射率较小，根据v知，在同种均匀介质中，甲光的传播速度比乙光的大，故B正确；由x可知，甲光的干涉条纹间距大，则在同
17、一光屏上甲光的亮条纹的总数少，乙光的亮条纹总数更多，故C正确；由sin C可知，甲光发生的全反射临界角较大，相比乙而言，不容易发生全反射，故D错误。4(多选)光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一透明板压在另一透明板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是( )A单色光a的波长比单色光b的波长大B单色光a的波长比单色光b的波长小C同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大D同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率小解析：选BC波长越长，条纹间距越大，由题图乙可知，单色光a的波长比
18、单色光b的波长小，故A错误，B正确；同种介质对波长小的光的折射率大，故C正确，D错误。51834年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是( )A光屏上可以看到干涉条纹B光屏上可以看到衍射条纹C光屏上P处呈现亮条纹D光屏上P处呈现暗条纹解析：选A光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干涉，呈现干涉条纹，故A正确，B错误；因反射光线不能照射到P点，故光屏上P处不会有干涉条纹，故C、D错误。6有种灯具俗称“冷光灯”，用它照
19、射物品能使被照物品产生的热效应大大降低，从而被广泛应用。这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜(如氟化镁)，该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以表示红外线在真空中的波长，n表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的厚度最小应为(不计半波损失)( )A. B.C. D.解析：选C由题意可知，所镀的膜为增透膜，增透膜两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，故：(2k1)2d(其中k0,1,2,3，)，解得：d(2k1)(其中k0,1,2,3，)，故厚度d的最小值为，其中为红外线在薄膜中的波长，由题意可知，则d，故A、B、D错误，C正确。