2012届高考物理一轮复习 第50讲 光的波动性精品课件

第50讲光的波动性编读互动第50讲│编读互动1．本讲重点复习光的本性的基本概念，要教会学生区分波的干涉和衍射、干涉条纹和衍射条纹、发生干涉和衍射的条件等，波的干涉是本单元的复习要点．2．由于本单元概念较多，概念抽象难于理解，可以通过多举例子进行复习．指导学生在理解的基础上加强记忆．(1)通过例1和变式题复习双缝干涉出现明暗条纹的条件和有关的定量计算．(2)通过例2和变式题复习薄膜干涉的应用．(3)通过例3和变式题复习光的衍射和光的偏振的应用．(4)通过例4和变式题复习光的折射与光的全发射、干涉、衍射相结合的问题．考点整合第50讲│考点整合一、光的干涉1.概念：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现______，某些区域相互减弱，出现________，加强区域和减弱区域相互间隔，即亮条纹和暗条纹相间的现象，叫做光的干涉．2.干涉条件：两束光的频率________、振动情况相同．3.条纹特点(双缝干涉)：干涉条纹是明暗相间、互相平行、________的直条纹．单色光发生干涉出现明暗相间的条纹，白光发生干涉出现________条纹．亮条纹暗条纹相等间距相等彩色第50讲│考点整合3.发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长可以相比，甚至比光的波长________的时候，衍射现象十分明显．4.衍射光栅：由许多等宽的狭缝等________地排列起来的光学元件．衍射光栅分为________和反射光栅．还小间距透射光栅第50讲│考点整合二、光的衍射1.概念：光在传播的过程中遇到障碍物时，________直线传播到阴影区域的现象叫做光的衍射．2.条纹特点(1)单缝衍射：衍射条纹是________、互相平行的直条纹．条纹间距和亮度不同，中央条纹________，两侧的条纹窄而暗．白光衍射时中央条纹是白色的，两侧的条纹是________的．(2)圆孔衍射：衍射条纹中央是亮圆，外边是明暗相间的不等________的圆环．偏离明暗相间宽而亮彩色间距第50讲│考点整合三、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相同，这种光是自然光．2.偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个________的方向振动，这种光叫做偏振光．3.偏振光的形成(1)让自然光通过________产生偏振光．(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．注意：光波是________．特定偏振片折射横波一切方向第50讲│考点整合四、激光1.特点(1)相干性好：激光器发出的激光的频率几乎是单一的，相位差恒定，偏振方向一致，是________产生的相干光．激光可以被________，用来传递信息．(2)平行度高：在传播很远的距离后仍能保持一定的________，保持一定的能量，扩散程度小．激光的这个特点可以用来进行精确的________．(3)亮度高：激光可以在很小的________和很短的________集中很大的能量．可以用来切割、焊接以及在很硬的材料上________等．2.应用：________、医用激光刀、引起核聚变等．人工调制强度测距空间时间内打孔全息照相要点探究►探究点一双缝干涉现象第50讲│要点探究1.双缝干涉出现明暗条纹的条件亮纹：屏上观察点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ＝nλ(n＝0,1,2…)．暗纹：屏上观察点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ＝λ2(2n＋1)(n＝0,1,2…)．第50讲│要点探究2.双缝干涉条纹间距：Δx＝ldλ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．3.干涉条纹的形成分析双缝S1、S2之间距离为d，双缝到屏间的距离为l，屏上一点P到双缝距离分别为r1和r2，双缝S1和S2到屏上P点的路程差为Δs(光程差)，即Δs＝r2－r1.第50讲│要点探究(1)若光程差Δs是波长λ的整数倍，即Δs＝nλ(n＝0,1,2…)，P点将出现亮条纹，如图50－1甲所示．(2)若光程差Δs是半波长的奇数倍，即Δs＝2n＋1λ2(0,1,2…)，P点将出现暗条纹，如图50－1乙所示．图50－1第50讲│要点探究例1[2010·江苏卷]如图50－2甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点图50－2距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m，则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)第50讲│要点探究例1暗条纹变宽[解析]由7.955.30＝1.5，即波程差是半波长的奇数倍，所以是暗条纹．Δx＝ldλ，λ变大，Δx变大，所以条纹间距变宽．第50讲│要点探究[点评]当S2P－S1P＝nλ(n＝0,1,2,3…)时，在P处出现亮条纹；当S2P－S1P＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，3…)时，在P处出现暗条纹．第50讲│要点探究如图50－3所示为双缝干涉实验装置．当使用波长为6×10－7m的橙色光做实验时，光屏P点及其上方的P1点形成两条相邻的亮纹．若使用波长为4×10－7m的紫光重复上述实验，在P点和P1点形成的明、暗纹情况是()图50－3A.P和P1都是明纹B.P是明纹，P1是暗纹C.P是暗纹，P1是明纹D.P和P1都是暗纹第50讲│要点探究变式题B[解析]根据形成明、暗条纹条件可知：无论换用哪种波长的色光，因Δs＝PS1－PS2＝0，故P点总是明纹．橙色光在P1点形成第一级明条纹，有Δs′＝P1S2－P1S1＝λ橙＝6×10－7m，对紫光来说：Δs′＝P1S2－P1S1＝1.5λ紫，故P1为暗纹．►探究点二薄膜干涉的理解及应用第50讲│要点探究1.薄膜干涉的形成分析(1)薄膜特点：如图50－4所示，由于重力作用，肥皂膜上薄下厚．图50－4第50讲│要点探究(2)相干光线：薄膜前表面AA′和后表面BB′的反射光线叠加．(3)亮纹条件：薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差，在P1、P2处，当光程差等于波长整数倍时，形成亮条纹．(4)暗纹条件：在Q处，当光程差等于半波长的奇数倍时，形成暗条纹．第50讲│要点探究2.薄膜干涉的应用(1)检查精密零件的表面是否平整在被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面与被检查平面间形成一个楔形薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上表面a和下表面b反射出的两列光波叠加，从反射光中看到干涉条纹，根据干涉条纹的形状来确定被检查平面的平整情况，如图50－5所示．图50－5第50讲│要点探究(2)增透膜在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁)，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的14时，在薄膜的两个面上的反射光的光程相差半波长，从而相互抵消，达到减小反射光增度、增大透射光强度的目的．第50讲│要点探究例2劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图50－6甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两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任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．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()图50－6A.变疏B．变密C.不变D．消失第50讲│要点探究例2A[解析]干涉条纹是空气膜的上下表面的反射光叠加形成的，根据出现明暗条纹的条件可以得出，膜厚等于半波长的整数倍出现亮条纹．当抽去一张纸片，使得与原来相同的位置薄膜的厚度变小，同一级亮条纹向右移动，条纹变疏，选项A正确．第50讲│要点探究[点评]干涉条纹的疏密取决于光的的波长和劈尖的倾角，光波的波长越小、劈尖的倾角越小，干涉条纹越疏，否则干涉条纹越密．下列变式题是处理薄膜干涉的定量计算问题．第50讲│要点探究市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照射物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A.λ8B.λ4C.λ2D．λ第50讲│要点探究变式题B[解析]要消除反射回来的红外线，即从薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，相互抵消，出现暗条纹，则2d＝λ2，解得：d＝λ4，选项B正确．►探究点三光的衍射及偏振现象的应用第50讲│要点探究1.光的干涉与衍射的比较(1)光的干涉是在光重叠区域出现加强或减弱的现象，光的衍射是光绕过障碍物偏离直线传播的现象；(2)光的干涉产生条件是两束光频率相同、相位差恒定，即必须是相干光源，光的衍射产生条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多(明显衍射的条件)；(3)光的双缝干涉图样是中央为明纹，两边等间距分布明暗相间条纹，光的单缝衍射图样是中央最宽最亮，两边不等间距分布明暗相间条纹．第50讲│要点探究2.自然光与偏振光的比较(1)自然光是直接从光源发出的光，偏振光是通过起偏器后的光；(2)自然光在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿各个方向，且沿各个方向光振动的强度相同，偏振光在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向．3.偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等.第50讲│要点探究例3如图50－7所示，在挡板上开一个大小可以调节的小圆孔P，用点光源S照射小孔，小孔后面放一个光屏M，点光源和小孔的连线垂直于光屏，并与光屏交于其中心．当小孔的直径从1.0mm逐渐减小到0.1mm的过程中，在光屏上看到的现象将会是()图50－7A.光屏上始终有一个圆形亮斑，并且其直径逐渐减小B.光屏上始终有明暗相间的同心圆环，并且其范围逐渐增大C.光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的同心圆环D.光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的同心圆环第50讲│要点探究例3C[解析]本题小孔直径是从1.0mm逐渐减小到0.1mm的，所以在开始阶段没有明显的衍射现象，光基本上是沿直线传播的，因此在光屏上应该得到和小圆孔相似的圆形亮斑．当孔的直径减小到0.5mm以下时，将发生较为明显的衍射现象，所以光屏上出现明暗相间的圆环；随着小孔直径的减小，光的衍射现象越来越明显，衍射图样的范围越来越大，相邻亮纹和相邻暗纹间的距离也逐渐增大，同时由于通过小孔的光能越来越少，所以衍射图样的亮度将变得越来越暗．C选项正确.第50讲│要点探究[点评]圆孔的直径为1.0mm时，光不能发生明显的衍射，光屏上出现的是圆形光斑，在没有明显衍射的情况下，圆孔减小，光斑随着减小；当圆孔减小到一定程度时，衍射现象比较明显，随着圆孔的减小，中心的圆形光斑开始逐渐增大，出现明显的衍射条纹．下列变式题是有关光的偏折问题．第50讲│要点探究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．如图50－8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，则下列说法中不正确的是()图50－8第50讲│要点探究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第50讲│要点探究变式题B[解析]放入样品P前，偏振片A、B的透光方向相同，放入样品P后，经过样