二、光的波动性

null二、光的波动性二、光的波动性1、光的干涉现象⑴干涉的条件：两列相干光源 （频率相同、振动情况完全相同）⑵双缝干涉（托马斯·杨）null①双缝干涉实验装置红色滤片单缝双缝S叠加光屏获得相干波源分成两列波null波的叠加减弱加强加强null②干涉图样激光双缝明暗相间等间距的条纹nulld＝0.36 mmd＝0.18 mmd＝0.36 mm相邻明（暗）条纹间距x与双缝间距d、波的波长λ的关系⑶薄膜干涉⑶薄膜干涉薄膜干涉的原理膜的前面反射光线与膜的前表面反射光线进行叠加null光的干涉现象在技术上的应用原理图null被检查物体表面某处向下凹时出现的干涉条纹null被检查物体表面某处向上凸起时出现的干涉条纹null抽走一块薄板后产生明（暗）条纹光程差(△r)的某点与左右相邻点的△r相差变小，故明（暗）条纹宽度增大或相当于d↓，x↑null样板向上平移后⑷牛顿环⑷牛顿环凸透镜的下表面反射的光线与玻璃板的上表面反射光进行叠加内疏外密的圆环状干涉条纹null⑸亮纹和暗纹位置①亮纹（k=0，1，2，…）②暗纹（ k=0，1，2，… ）③条纹间距上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法相邻明（暗）条纹中心间的距离null 一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多． 取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏 ．激光束调节狭缝宽窄像屏2、光的衍射null单缝衍射条纹的特征2、光的衍射①中央亮纹宽而亮．②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．null光的衍射ABS孔较大时——屏上出现清晰的光斑孔较小时——屏上出现衍射花样null光的衍射观察下列衍射图样，衍射规律：null光的衍射 ①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大． ②单缝不变时，光波波长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大． ③白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．单缝衍射规律⑷圆孔衍射图样⑷圆孔衍射图样 明暗相间的不等间距的圆环⑸泊松亮斑 光照射到不透光的圆板后，在圆板的阴影中心出现亮斑null 检 偏3、光的偏振null　如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零． 所以，光是一种横波． null汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。未装偏振照明灯的情景未装偏振照明灯的情景安装偏振照明灯的情景安装偏振照明灯的情景null　　　光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与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的，并且偏振方向互相垂直．null 　　 光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚．如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰．null（C） 用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见（A） 玻璃门表面的反光很强（B） 用偏光镜减弱了反射偏振光橱窗设计null偏光镜头 立体电影null光的干涉现象光的衍射现象光是一种波4、光的电磁说　　19世纪60年代，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并从理论上得出电磁波在真空中的传播速度应为：光是一种电磁波光的偏振现象4、光的电磁说4、光的电磁说⑴麦克斯韦：光在本质上是一种电磁波， 这就是所谓的光的电磁说。⑶电磁波谱 赫兹用实验证实了电磁波的存在，证明了光的电磁说。null光的电磁说 1、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波速与光速相同，提出了光是一种电磁波的假说．赫兹通过实验证实了光的电磁本质，光的电磁说把光学和电学统一起来了． 2、光的颜色是由电磁波的频率决定的．不同频率的色光在真空中波速相同，在介质中波速不同．同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，波长和波速都要改变．在同一介质中，频率越高，波速起小． 3、电磁波与机械波的比较:共同点：都能产生干涉和衍射现象；它们波动的频率都取决于波源的频率；在不同介质中传播，频率都不变．不同点：机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关，与波的频率无关．而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播，也可以在介质中传播．电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m／s，在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关，还与频率有关．关于光的电磁说的几点强调 null光的电磁说 在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见光。其中波长最短的是紫光，波长约为400nm波长最长的是红光，波长约为770nm，波长更长的光不能引起视觉，叫做红外线，红外线的波长范围很宽，约为770nm～106nm．红外线null利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，用电子仪器对收到的信号进行处理，就可以知道被测物体的信息红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感 光的电磁说红外线技术的应用详介null光的电磁说紫外线 紫外线也是不可见光，其波长比紫光还短，大约为5nm～40nm．紫外线有荧光作用，有些物质受到紫外线照射时可以发出可见光． 紫外线可以促使人体合成维生素D，有助于人体对钙的吸收，所以儿童经常晒太阳能够预防缺钙引起的佝偻病，但是过多的紫外线会使皮肤粗糙，甚至诱发皮肤癌． 紫外线能够杀灭多种细菌，可以用紫外线进行消毒．注意：红外线与紫外线人眼都是看不到的null光的电磁说紫外线画面上可以清晰的看到钱币上的防伪标记 null光的电磁说伦琴射线 波长比紫外线更短的光叫做伦琴射线，也叫X射线是德国物理学家伦琴在1895年发现的．他的穿透能力很强，能使包在黑纸里的照像底片感光，下图是产生X射线的装置，叫做X射线管：1、K是阴极2、A是阳极 （也叫对阴极）null 按频率由小到大（波长由大到小）排列形成的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，注意电磁波谱交错的情况． 强调几点null1．不同电磁波产生的机理不同 ①无线电波：振荡电路中自由电子作周期性的运动产生． ②红外线、可见光、紫外线：原子外层电子受激发产生． ③伦琴射线：原子内层电子受激发产生． ④γ射线：原子核受激发产生．关于电磁波谱的强调几点null2、频率（波长）不同的电磁波表现出作用不同． ①红外线：主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感； ②紫外线：主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒； ③伦琴射线：有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷； ④γ射线：的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术．电磁波谱电磁波谱5、激光的特性及其应用激光束发散角小，接近衍射极限，约为10-3rad量级，对应的主体角在10-6sr量级。普通光源发出的光辐射沿4立体角分布，比激光束大106倍。激光束是高度平行的光束。⑴平行度好激光的特性5、激光的特性及其应用null 由于激光具有高单色性和高定向性，决定了激光具有极好的时间相干性和空间相干性。 特制的氦  氖激光器输出的光束，相干长度达2107km。氪灯只有38.5cm。⑵相干性好激光的特性null⑶亮度高 激光器能产生宽度极窄的光脉冲，使用 开关的激光器，可输出脉宽10-9s左右的光脉冲，使用锁模技术，可产生10-14s的光脉冲。由于能量被集中在极短的时间内发射出来，因此光功率极高。激光的特性null 氦氖激光的单色性比单色性最好的普通光源，如氪灯好 倍。⑷单色性好激光的特性null⑴激光加工 利用聚焦激光束具有极高功率密度的特性，可以对材料进行打孔、切割、焊接、划片、雕刻、去重和热处理。 优点：无实体接触、加工精度高(1m以下)、畸变小、节能。⑵激光精密计量 激光的单色性好，相干性强，用作计量检测，具有很高的精度。激光的应用null⑶激光信息处理 激光的相干性好，用它作为光源，能够使存储、传递、处理信息的容量和速度大幅度增加。激光的应用null⑷激光在科学实验上的应用 由于激光具有优异的特性，激光技术已成为整个科学技术领域强有力的研究工具。 20世纪80年代，激光冷却和捕陷原子在理论和实践上取得重大突破。激光的应用