专题39 光的波动性

专题三十九 光的波动性(一) 视频文件名：gao2wux3901 学生姓名： 学习提示 学 习 内 容 要点 课前自测 1. 如图，P是一偏振片，P的振动方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？ A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光 2. 在研究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的上方放一个两面平整的玻璃板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，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，亮度再一次增到最亮．则 A．出现最亮时，B上表面反射光与B下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加强 C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ/4 D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ/2 好题收藏H 错题收藏C 精讲释疑 0:00～17:36 ----------------- 17:36～30:25 ---------------- 30:25～46:30 1、光的干涉：两列频率相同的光在空间相遇时叠加，使某些区域总加强，某些区域总减弱，形成明暗相间的条纹。 *获得相干光的方法：将一束光分成两束再相遇 （1）双缝干涉： ①实验装置： ②实验现象：屏上出现等间距的明暗相间的条纹。 若为白光：屏上出现彩色条纹。 ③条纹的明暗规律： a、光程差δ= kλ （k = 0、1、2 …）：P点将出现亮条纹； b、光程差δ=（2 k+1）λ/2 （k = 0、1、2 …）：P点将出现暗条纹。 ④条纹间距与波长的关系： （ 为双缝到屏的距离， 为双缝间距离） a、在 、 不变的条件下： ，应用上式可测光波的波长。 b、同一实验装置做实验， 最大， 最小，可推知 ＞ ； ＞ 。 （2）薄膜干涉： ①产生：竖直的肥皂薄膜由于重力的作用而形成上薄下厚的楔形，光照到薄膜上时，在膜的前、后表面分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，形成水平的明暗的条纹。白光形成彩色条纹。 ②条纹的明暗规律： a、 （ = 0、1、2…）：明条纹 b、 （ = 0、1、2…）：暗条纹 ③应用： a、检查平面的平整程度：被检平面和平面间形成楔形空气薄膜； b、增透膜：厚度d是入射光在膜中波长的1/4。举例：高级镜头为淡紫色。 --------------------------------------------------------------------- [例题]在光学仪器中，为了减小在光学元件（透镜、棱镜等）表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消.那么绿光在真空中的波长λ为 A.d/4 B.nd/4 C.4d D.4nd ：D 2、光的衍射： （1）现象：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，将偏离直线传播而绕到障碍物后面传播的现象。 ①光通过狭缝：形成明暗相间的条纹 白光：彩色条纹。 ②光照在小圆板上：明暗相间的圆环。在屏上圆板的阴影中心出现亮斑——泊松亮斑。 （2）明显衍射现象的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长可以相比，甚至比光波波长还要小的时候，出现明显的衍射现象。 说明：光沿直线传播只是一个近似的规律。当光的波长比孔或障碍物小得多时，光可看作沿直线传播；在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射就十分明显了。 3、光的偏振：横波只沿某一特定的方向振动，称为波的偏振。 （1）自然光与偏振光： 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，叫自然光； 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定方向振动的光。 （2）偏振光的产生方式： ①自然光通过起偏器：由两个偏振片组成（偏振片并非有狭缝，而且具有一个偏振化方向，只让平行于该方向振动的光通过，其它振动方向的光被吸收了）。第一个偏振片的作用是把自然光变偏振光，叫起偏器；第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。 ②自然光照到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是900时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。 （3）偏振光的理论意义和应用： ①理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定是横波还是纵波。光的偏振现象说明光波是横波。 ②应用：照相机镜头、立体电影、消除汽车灯眩光的车灯罩等。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4、光的电磁说：麦克斯韦认为光是一种电磁波。 （1）依据： 理论上：①光和电磁波的传播相同，在真空中都为 ； ②传播都不需要介质； ③都具有波动性，具有反射、干涉、衍射等现象，都是横波。 实验上：赫兹用实验进行了证实。 （2）电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。 说明：它们没有明显的界限，随λ的减小，波动性减弱，穿透性能增强。 ①发现及特性： 例：红外线的热效应；紫外线的化学效应；X、γ射线的穿透能力等。 ②产生机理： 无线电波→自由电子振荡； 红外、可见光、紫外→原子的外层电子受激发； X射线→原子内层电子受激发； γ射线→原子核受激发。 5、激光： （1）概念：原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，如果这样的光子在介质中传播时，再引起其它原子发生受激辐射，就会产生越来越多的频率发射方向都相同的光子，使光得到加强（也叫光放大），这就是激光。因而激光是一 种人工产生的相干光。 （2）主要特点： ①方向性好（平行度高）：激光在传播很远的距离后仍然保持一定的强度； ②单色性好：是相干光，两束激光相遇能产生明显的干涉现象； ③亮度高：激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。 （3）应用： ①由于单色性好，是相干光，故可象无线电波那样进行调制。光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。 ②由于方向性好，即平行度高，可用来精确测距（如激光雷达）；还可用激光读VCD机、CD唱机或计算机的光盘上的信息，经过处理后还原成声音和图像。 ③由于亮度高，可以切割物质，医学上作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤等，还可用激光引起核聚变。 练习反馈 46:30～52:35 1.关于薄膜干涉，下述说法中正确的是 A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果 B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C.干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等 D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧 2.以下说法中正确的是 A.当光的波长比圆孔直径小时，可产生明显的衍射现象 B.衍射现象的研究表明，光沿直线传播只是一种近似规律 C.用平行单色光垂直照射不透明小圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象 D.用平行单色光垂直照射一把刀片，发现刀片的阴影边缘模糊不清，这是光的衍射现象 3.纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除.这是利用了激光的 A.单色性 B.方向性 C.高能量 D.粒子性 4.气象卫星发送回地面的红外云图是由设置在卫星上具有接收云层辐射的红外线感应器完成的，云图上的黑白程度由辐射红外线的云层的温度高低决定，这是利用了红外线的 A.不可见性 B.穿透性 C.热效应 D.化学效应 5.如图所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则在这三种单色光中 A.光子的能量关系是Ea＞Eb＞Ec B.在真空中传播速度的关系是va＜vb＜vc C.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距da＜db＜dc D.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距da＞db＞dc 好题收藏H 错题收藏C 答案： 课前自测： 1、ABD 提示：沿与竖直方向成45°角振动的光能部分通过偏振片。 2、BD 提示：材料A发生热膨胀从而使单色光在A、B间传播的光程差发生改变，当光程差 时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强；当光程差 时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱，故B、D两选项正确。 练习反馈： 1、A D 2、B D 3、C 4、C 5、D a、不等间距； b、中间的亮且宽。 d δ S2 S1 P 屏 双缝（孔） 单缝（孔） S B A P 光束 _1224512122.unknown _1224512324.unknown _1224591288.unknown _1224591397.unknown _1256222134.unknown _1256222275.unknown _1224593530.unknown _1224591313.unknown _1224512360.unknown _1224512242.unknown _1224512278.unknown _1224512166.unknown _1224511786.unknown _1224511955.unknown _1224511727.unknown