高考物理一轮复习讲义67　第十三章　第2节　光的波动性

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2．掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件，会利用条件进行分析与计算。
3．知道发生明显衍射的条件。
1．光的干涉
(1)干涉现象：来自两个光源的光在一些位置相互____，在另一些位置相互____，因此在挡板后面的屏上得到____相间的条纹，且出现加强区域和减弱区域相互间隔的现象。
(2)条件：两束光的____、相位和振动方向总是____。
(3)双缝干涉图样的特点
①单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为______条纹，其余为____条纹。
②波长越大，两相邻亮条纹(或暗条纹)的间距越大。
2．光的衍射：在障碍物或狭缝的尺寸跟光的波长____，甚至比光的波长____的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。
3．光的偏振 激光
(1)偏振：不同的____，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”。
(2)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。
②偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，沿着某个____的方向振动的光。
③研究表明，光是一种__波。
④偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影等。
(3)激光的特点：高度的______，______非常好，亮度很高。

1．易错易混辨析
(1)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果。( )
(2)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( )
(3)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。( )
(4)光速不变原理指出，光在真空中的传播速度在不同惯性参考系中都是相同的。
( )
2．(人教版选择性必修第一册改编)阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的( )
A．偏振现象 B．衍射现象
C．干涉现象 D．全反射现象
3．(人教版选择性必修第一册改编)(多选)下列说法正确的是( )
A．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象
B．减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中的中央亮条纹变窄
C．太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像
D．透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射
光的干涉现象
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同(即相位差恒定)。
(2)明暗条纹的判断方法：
如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。
当Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上P′处出现亮条纹。
当Δr＝(2k＋1)λ2(k＝0，1，2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹。
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。
(4)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两个相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝ldλ。
2．薄膜干涉
(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(2)条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹。
②白光：彩色水平条纹。
(3)薄膜干涉的应用：
①干涉法检查平面：如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。
②“矮人行走法”巧判“凹凸”现象：让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走，始终保持脚踏被检板，头顶样板，在行走过程中：
a．若遇一凹下，他必向薄膜的尖端方向去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下(如图中P点)。
b．若遇一凸起，他必向薄膜的底部方向去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为一凸起(如图中Q点)。
双缝干涉
[典例1] (2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的( )
A．13倍 B．12倍
C．2倍 D．3倍
[听课记录]




[典例2] (多选)(2024·广西卷)如图所示，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。下列说法正确的是( )
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为l2aλ
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为laλ
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为nλ
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为l2aΔxλ
[听课记录]




薄膜干涉
[典例3] 铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是( )
A B C D
[听课记录]



[典例4] (2024·山东重点中学高三联考)如图甲所示装置可以用来检查精密光学平面的平整程度。当单色光a垂直入射后，从上往下看到的条纹如图乙所示；当单色光b垂直入射后，从上往下看到的条纹如图丙所示。该检测方法是利用光的干涉原理，下列说法正确的是( )
A．a光的波长小于b光的波长
B．在相同透明玻璃介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．若抽去一张纸片，观察到的条纹将变疏
D．若抽去一张纸片，观察到的条纹将变密
[听课记录]



光的衍射和偏振现象
1．对光的衍射的理解
(1)衍射是波的特征，波长越长，衍射现象越明显。任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。
2．单缝衍射与双缝干涉的比较
3．自然光和偏振光的比较
光的衍射现象
[典例5] (多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是( )
A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射
AC [单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹，A正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故B错误；光照到不透明小圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象，故C正确；光的衍射现象只有明显与不明显之分，大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象，D错误。]
[典例6] (2022·上海卷)在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光屏上( )
A．条纹变宽，光强增强
B．条纹变窄，光强增强
C．条纹变宽，光强减弱
D．条纹变窄，光强减弱
[听课记录]



光的偏振现象
[典例7] 奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，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。
(1)偏振片A的作用是__________________________________________________。
(2)偏振现象证明了光是一种________。
(3)(多选)以下说法中正确的是________。
A．到达O处光的强度会减弱
B．到达O处光的强度不会减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最强，偏振片A转过的角度等于α
[听课记录]



1．(2024·江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到( )
A．两镜片都变亮
B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化
D．左镜片变暗，右镜片变亮
2．(2024·辽宁卷)某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是( )
A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照射双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
3．(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是( )
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
4．(多选)(2022·山东卷)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是( )
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相同
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
自然光(非偏振光)
偏振光
光的来源
直接从光源发出的光
自然光通过起偏器后的光
光的振动方向
在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且沿各个方向振动的光的强度相同
在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动