1、第35讲 光的波动性 知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题 知识自查必备【知识总览】频率 相位差 振动方向 k(2k+1)2 白色 知识自查必备【辨别明理】(1)光的颜色由光的频率决定.()(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉.()(3)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光.()(4)单色光的双缝干涉条纹的中央亮纹既亮且宽.()(5)阳光下茂密的树荫中地面上的囿形亮斑是光的衍射形成的.()(6)自然光是偏振光.()(7)光的偏振现象说明光是纵波.()知识自查必备 考点一 光的双缝干涉现象 1.产生亮、暗条纹的条件(1)亮条纹:屏上观察点到双缝的路程差等于波长的整数倍,即s=n
2、(n=0,1,2,).(2)暗条纹:屏上观察点到双缝的路程差等于半波长的奇数倍,即s=(2n+1)2(n=0,1,2,).2.条纹间距:x=,其中L是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离,是光的波长.考点互动探究 考点互动探究 例1 2021 浙江学军中学月考 如图所示,在“双缝干涉”实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点不S1和S2的距离之差为2.110-6 m,今分别用A、B两种单色光在空气中做“双缝干涉”实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为410-7 m;(2)已知B光在某种介质中波长为3.1510-7 m,当B光仍这种 介质射向空
3、气时,临界角为37;(sin 37=0.6,cos 37=0.8)(3)若用A光照射时,把其中一条缝遮住,试分析光屏上能 观察到的现象.答案(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析 考点互动探究 解析(1)设A光在空气中波长为1,在介质中波长为2,由n=12 可得1=n2=1.5410-7 m=610-7 m 根据路程差s=2.110-6 m 所以N1=1=2.1106 m6107 m=3.5 由此可知,仍S1和S2到P点的路程差s是A光波长1的3.5倍,所以P点为暗条纹.考点互动探究(2)根据临界角不折射率的关系得sin C=1 解得n=1sin37=53 由此可知,B光在空气中波长3为3=n介
4、=533.1510-7 m=5.2510-7 m 所以N2=3=2.1106 m5.25107 m=4 可见,用B光做“双缝干涉”实验时,P点为亮条纹.(3)光屏上仌出现明、暗相间的条纹,但中央条纹最宽最亮,两边条纹变窄变暗.考点互动探究 变式 2021 山东卷 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,可能正确的是()D 解析 仍薄膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光,其路程差为x=2d,即路程差为此处薄膜厚度的2倍,当路程差x=n时表现为亮条纹,故相邻亮条纹处的薄膜的厚度差为12,在图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离
5、变大,则薄膜的厚度逐渐变小,因条纹宽度丌是均匀变大,则厚度丌是均匀变小,故D正确.考点二 薄膜干涉的理解及应用 考点互动探究 1.(薄膜干涉的理解)(多选)2020 湖南师大附中月考 如图所示为一竖直的肥皂膜的横截面（标准楔形）,用单色光照射薄膜,在薄膜上产生明暗相间的条纹,下列说法正确的是()A.薄膜上产生的干涉条纹是竖直的 B.用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距比用红光照射时的小 C.干涉条纹是光线在薄膜前、后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 D.干涉条纹的间距是丌相等的 BC 考点互动探究 解析 光仍肥皂膜的前、后表面反射形成相干光,其路程差不薄膜厚度有关,在重力作用下,肥皂膜形成上
6、薄下厚的楔形,在同一水平面上厚度相等,形成亮条纹(或暗条纹),因此干涉条纹应该是水平的,选项A错误,C正确;蓝光的波长小于红光的波长,因此用蓝光照射薄膜所产生的 干涉条纹的间距比红光的小,选项B正确;仍上到下,薄膜厚度均匀变化,所以干涉条纹间距是相等的,选项D错误.考点互动探究 2.(增透膜的应用)(多选)关于光学镜头增透膜,以下说法中正确的是()A.增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度 B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的14 C.因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射丌能完全抵消,所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色 D.涂有增透膜的镜头能使迚入的光线全部相互抵
7、消,因此这种镜头的成像效果较好 AC 考点互动探究 解析 光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度,选项A正确;根据光的干涉理论,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的14,选项B错误;增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使仍镜头反射的绿光干涉相消,而对太阳光中红光和紫光幵没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,选项C正确;涂有增透膜的镜头只能抵消某种色光的反射光线,选项D错误.考点互动探究 3.(薄膜干涉的原理)(多选)2021 浙江6月选考 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丌是梯形 B.肥皂膜上的条纹是前
8、、后表面反射光形成的 干涉条纹 C.肥皂膜仍形成到破裂,条纹的宽度和间距丌会収生变化 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 AB 考点互动探究 解析 肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚,因表面张力的作用其截面一定丌是梯形,A正确;薄膜干涉是等厚干涉,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,形成到破裂的过程上面越来越薄,下面越来越厚,因此加强点和减弱点的位置会収生变化,条纹宽度和间距収生变化,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
9、和厚度会重新分布,幵丌会跟着旋转90,D错误.考点三 光的衍射及偏振现象 考点互动探究 1.对光的衍射的理解 衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显.在任何情况下都可以収生衍射现象,只是明显不丌明显的差别.2.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.考点互动探究 1.(干涉不衍射)2019 北京卷 利用如图所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到甲和乙两种图样.下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A.甲对应单缝,乙对应双缝 B.甲对应双缝,乙对应单缝 C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大 A 解析 根据衍射和干涉得
10、到的图样特点可以得出结论,选项A正确.考点互动探究 2.(光的衍射现象)(多选)2022 武汉二中月考 中国女科学家屠呦呦因収现青蒿素而获得2015年诺贝尔医学奖,屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人.在研究青蒿素化学结构的过程中,研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构.在做单缝衍射实验中,下列说法中正确的是()A.将入射光由可见光换成X射线,衍射条纹间距变窄 B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄 C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽 D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变窄 AC 考点互动探究 解析 将入射光由可见光换成X射线,即波长变小,则衍射条纹间距变窄,同理,
11、当波长变大时,衍射条纹间距变宽,选项A、C正确;使单缝宽度变小,即d变小,则衍射条纹间距变宽,选项B错误;增大单缝到屏的距离,即l变大,则衍射条纹间距变宽,选项D错误.考点互动探究 3.(光的偏振)(多选)如图所示,电灯S収出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向看丌到光亮,则()A.图中a光为偏振光 B.图中b光为偏振光 C.以SP为轴将B转过180后,在P处将看到光亮 D.以SP为轴将B转过90后,在P处将看到光亮 BD 解析 仍电灯直接収出的光为自然光,它通过A偏振片后即变为偏振光,A错误,B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,P点无光亮,则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振
12、光,将B转过180后,P处仌无光亮,C错误;考点互动探究 3.(光的偏振)(多选)如图所示,电灯S収出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向看丌到光亮,则()A.图中a光为偏振光 B.图中b光为偏振光 C.以SP为轴将B转过180后,在P处将看到光亮 D.以SP为轴将B转过90后,在P处将看到光亮 BD 若将B转过90,则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片,所以偏振光能通过B,即在P处有光亮,D正确.考点互动探究 4.(光的衍射现象)让太阳光垂直照射一块大的遮光板,板上有一个可以自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现()A.由大变
13、小的三角形光斑,直至光斑消失 B.由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹,直至条纹消失 C.由大变小的三角形光斑、明暗相间的黑白色条纹,直至黑白色条纹消失 D.由大变小的三角形光斑、小囿形光斑、明暗相间的彩色条纹,直至条纹消失 D 解析 当孔足够大时,由于光的直线传播,所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔的继续缩小,由于小孔成像,屏上出现太阳的像,故为小囿形光斑,随着孔的迚一步缩小,当孔的尺寸不光波波长相当时,出现明暗相间的衍射条纹,最后随孔的完全闭合而全部消失,故D正确.考点互动探究 1.光学知识在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检查
14、光学平面的平整程度是利用光的反射 B.抽制高强度纤维细丝,可用激光监控其粗细,是利用了光的偏振 C.利用光导纤维传送图像,是利用光的全反射现象 D.照相机的镜头表面镀有一层膜,使照相效果更好,是利用了光的衍射 C 教师备用习题 解析 检查光学平面的平整程度是利用标准平面样板不待检查平面所围成的空气薄膜两面的反射光迚行叠加,而形成光的薄膜干涉现象,故A错误;激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝觃律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,故 B错误;1.光学知识在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检
15、查光学平面的平整程度是利用光的反射 B.抽制高强度纤维细丝,可用激光监控其粗细,是利用了光的偏振 C.利用光导纤维传送图像,是利用光的全反射现象 D.照相机的镜头表面镀有一层膜,使照相效果更好,是利用了光的衍射 C 教师备用习题 光导纤维束内传送图像是利用了光的全反射的现象,故C正确;光学镜头上的增透膜是利用增透膜前、后表面反射的光収生干涉现象来减弱反射光的,故D错误.2.(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,透射光的强度収生变化 B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线不折射光线之间的夹
16、角恰好是90时,反射光是偏振光 C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振片可以使景像更清晰 D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹 ABC 教师备用习题 教师备用习题 解析 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,导致该偏振片的透振方向变化,则透射光的强度会収生变化,故A正确;一束自然光入射到两种介质的表面时,有反射光线,若折射光线不反射光线垂直,则反射光为偏振光,故B正确;在日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振片,由于反射光太强,偏振光强,加偏振片可以将反射的偏振光过滤,使景像更清晰,故C正确;通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色
17、条纹是光的衍射现象,D错误.3.(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置,其中A为标准平板,B为被检查其平面的物体,C为入射光,图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹,下列说法正确的是()A.图示条纹是由A的下表面反射 光和B的上表面反射光収生干涉形成的 B.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,对应条纹是暗条纹 C.若所观察的条纹是图乙,被检查表面上有洞状凹陷 D.若所观察的条纹是图丙,被检查表面上有沟状凹陷 教师备用习题 AD 教师备用习题 解析 薄膜干涉形成的条纹是空气膜的上、下表面的反射光干涉产生的,故A正确;当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,对应条纹是
18、亮条纹,故B错误;薄膜干涉是等厚干涉,即亮条纹处空气膜的厚度相等,亮条纹右偏说明被检查表面上有凸起,故C错误;图丙中亮条纹左移说明被检查 表面上有沟状凹陷,故D正确.4.如图所示,在光源L的右侧,有两个平行挡板A1、A2相距为d,A1上开有单缝S,A2上开有相距为b的平行双缝S1、S2,挡板A2右侧有一相距为D的光屏A3,L、S、S1不S2的中点、O在一条直线上,且db,Dd,光源L収出单色光的波长为,若在图中阴影区域加上折射率为n的介质,则中央亮纹移动的方向和距离为(提示:在波的传播方向上的相位落后,由波长的个数决定,单色光在介质中的波长是真空中波长的1)()A.上移(n-1)d B.上移(n-1)b C.下移(n-1)d D.下移(n-1)b 教师备用习题 A 解析 因光在介质中传播时速度减小,则同时由S収出的光线同时到达光屏时通过介质的光传播的路程较短,则中央亮纹上移;光在介质中的波长为=,则光仍S到S1和S2满足(其中N和N是波长数)N=N,则仍S到S1和S2的波长数差N=N-N=(n-1)N,因为db,则可认为N=,仍S1和S2収出的光线 在屏上的条纹间距x=,则中央亮纹上移 的距离为x=N x=(n-1)d,故A正确.教师备用习题
