（名师导学）2020版高考物理总复习 第十四章 第4节 光的波动性课件 新人教版

第4节光的波动性考点1►光的干涉1．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是相同的相干光波．屏上某点到双缝的路程差是_______________处出现亮纹，是半波长的___________处出现暗纹．相邻的两条明条纹(或暗条纹)之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为__________．波长整数倍奇数倍Δx＝Ldλ2．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)_________反射的光相遇而形成的，图样的特点是：同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度________，单色光照射在薄膜上形成___________的条纹，白光照射在薄膜上形成_______条纹．3．应用：测光的波长，检查表面平整度，增透膜，全息摄影等．前后两面相同明暗相间彩色例1利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度．如图(a)所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b)所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是()A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起C．条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同【解析】薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同．条纹上的c、d点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与右面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，B处检查平面右边处的空气膜厚度与左面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故A错误，B正确；由图可知，c、d在同一级条纹上，则条纹的c、d点对应处的薄膜厚度也相同，C正确；d、e点不在同一级条纹上所以对应的薄膜厚度不同，D错误．【答案】BC例2用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干涉图样，其中甲图是a光照射时形成的，乙图是b光照射时形成的．则关于a、b两束单色光，下述正确的是()A．a光光子的能量较大B．在水中a光传播的速度较大C．若用a光照射某金属时不能打出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子D．若将a、b两种色光以相同的入射角从水中射向空气，b光刚好发生全反射，则a光一定发生了全反射【解析】根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx＝Ldλ可得在其他条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知a光的波长大于b光的波长；根据光在真空中的传播速度c＝λν，故a光的频率小于b光的频率，而光子的能量E＝hν，即频率越大光子的能量越大，故a光光子的能量较小，故A错误．由于对于同一种介质，频率越小，折射率越小，故a光的折射率小于b光的折射率，根据n＝cv可知a光在水中的传播速度较大，故B正确．每种金属都具有极限频率，只有入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，用a光照射某金属时不能打出光电子说明a光的频率小于金属的极限频率，但不能确定b光的频率是否大于金属的极限频率，故C错误．因为nanb，由全反射的临界角sinC＝1n可知，则CaCb，b光刚好发生全反射，则入射角刚好等于b光的临界角，但相同的入射角不满足a光的临界角，故A不会发生全反射，D错误．故选B.【答案】B1．如图所示，把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖．让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是()A．干涉条纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C．将上玻璃板平行上移，条纹间距变窄D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光一侧D【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的；由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，且条纹间距都相等，故A错误；条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；当将上玻璃板平行上移，条纹间距不变，故C错误；观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的同一侧，故D正确．2．在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化，当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮．则()A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C．温度从t1升到t2的过程中，A的高度增加λ4D．温度从t1升到t2的过程中，A的高度增加λ2D【解析】出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故A、B错误．温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍，出现亮条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加λ2，故C错误，D正确．考点2►光的衍射光的偏振1．光的衍射(1)________________________________的现象叫光的衍射．(2)发生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长_____________________的条件下，才能发生明显的衍射现象．(3)泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)．光离开直线路径绕到障碍物阴影里小或者跟波长差不多(4)常见的衍射现象有___________，__________和泊松亮斑等．(5)单缝衍射图样特点：若是单色光，则中央条纹___________，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹，其亮度和宽度依次减小；若是白光则中央为_____色亮条纹，且最宽最亮，两边为_____色条纹．2．光的偏振单缝衍射圆孔衍射最宽最亮白彩(1)自然光：太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的_______都相同，这种光叫自然光．(2)偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿_________的方向振动，叫偏振光．图(b)中P为起偏器，Q为检偏器．自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直，如图(a)所示．我们通常看到的绝大多数光都是偏振光．强度一个特定(3)光的偏振也证明了光是一种波，而且是_____波．各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直．(4)光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动．(5)应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等．横例3在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的()A．很小的不透明圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板【解析】用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，即泊松亮斑，故A错误；用光照射很大的中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，不会出现衍射现象，故B错误；用光照射很大的不透明圆板时后面是一片阴影，不会出现衍射现象，故C错误；用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样，即发生衍射现象，故D正确．【答案】D例4拍摄立体电影时用一台摄影机，让它通过两个窗口(相当于人的双眼)交替拍摄，两套图像交替地印在同一条电影胶片上．放映时用一台放映机，通过左右两个窗口，把两套图像交替地映在银幕上．在每个放映窗口前安装一块偏振片，两个窗口射出的光，通过偏振片后成了偏振光．左右两个窗口前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直．这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众那里，偏振方向不变．观众用偏振眼镜观看时，左眼只看到左窗口映出的画面，右眼只看到右窗口映出的画面，这样就会像直接观看物体那样产生立体感．下列说法正确的是()A．偏振眼镜的左、右两个镜片偏振方向应保持一致B．偏振眼镜的左、右两个镜片偏振方向互换后不能正常观影C．只用一只眼睛透过偏振眼镜也可以产生立体感，但是亮度减弱D．把放映窗口的两个偏振片偏振方向改为相互平行，把偏振眼镜两个镜片的偏振方向也改为相互平行，并使两者偏振方向一致，也可以正常观影【解析】由于影片播放时，投射到银幕上的两束偏振光的振动方向不同，故偏振眼镜的左、右两个镜片透振方向不同，否则，只能看到一种偏振光，A错误；由于左眼只能看到左窗口映出的画面(比如左窗偏振光水平，左眼镜片偏振方向水平)；右眼只能看到右窗口映出的画面(比如右窗偏振光竖直，右眼镜片偏振方向竖直)．如果左、右镜片互换，两偏振光均不能通过偏振片，无法正常观影，B正确；人眼接收到两个偏振方向不同的偏振光，两个像经过大脑综合以后，就能区分物体的前后、远近，从而产生立体感，故C错误；根据C项分析可知，若两个偏振片偏振方向改为相互平行，同时把偏振眼镜两个镜片的偏振方向也改为相互平行，只能接收到一种偏振光，可以看到影片，但没有立体效果，所以不能正常观影，D错误．故本题选B.【答案】B3．如图所示，P是一偏振片，P的偏振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．一光束射向P，该光束的振动方向与P的偏振方向成45°角(用带有箭头的虚线线表示)．从左往右看，顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是()A．先变亮，再变暗B．先变亮，然后变暗，再变亮C．先变暗，再变亮D．先变暗，然后变亮，再变暗D【解析】光束的振动方向与P的偏振方向相互垂直时，振动的光不能通过偏振片，观察到光线的亮度最暗，光束的振动方向与P的振动方向平行时，振动的光能通过偏振片，观察到光线的亮度最亮，所以顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是先变暗，然后变亮，再变暗，故D正确．4．(多选)现有a、b两束光通过同一狭缝，分别产生了如图甲和乙所示的衍射图样，则下列说法正确的是()A．a光的波长小于b光B．若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定会产生光电效应C．将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，条纹间距较大的是a光D．将分别能发出a光和b光的两个点光源安装在水下同一深度，水面上的人从光源的正上方看下去，感觉到a光的深度大BCD【解析】由衍射图样可知，a光的衍射比较明显，则a光的波长较长，选项A错误；a光的波长较长，则频率较小，若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定会产生光电效应，选项B正确；a光频率较小，则折射率较小，折射率越小，则由水中射向空气时偏折程度越小，则视深越大，选项D正确；将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，根据Δx＝Ldλ和a光波长长，可知条纹间距较大的是a光，选项C正确．A组1．(多选)下列说法正确的是()A．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的衍射现象D．全息照相主要是利用了光的干涉现象ABD【解析】让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，因蓝光的波长小于绿光，因此形成的干涉条纹间距较大的是绿光，故A正确．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤的内芯折射率大于外壳的折射率；故B正确．海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射和全反射而产生的；故C错误．全息照相利用光的干涉现象；故D正确．2．有关光的应用，下列说法正确的是()A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象C．在光导纤维束内传输图像利用了光的折射原理D．用透明的标准平面样板检查平面的平整程度利用了光的衍射现象B【解析】拍摄玻璃橱窗内的物品时，玻璃有反光，所以往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，但不能增加透射光的强度，故A错误；光学镜头上的