2018-2019版高中物理 第4章 光的波动性学案（打包6套）沪科版选修3-4.zip

14.1 光的干涉[学习目标]1.知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件.2.观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点.3.观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象．1．杨氏双缝干涉实验(1)史实：1801 年，英国物理学托马斯·杨做了著名的光的双缝干涉实验，成功地观察到了光的干涉现象．(2)双缝干涉图样：如图 1 所示，用单色光去照射双缝，屏幕上就会出现明暗相间的等距离的条纹．图 1(3)干涉条件：两列光的频率相同，振动方向一致，且相位差恒定．(4)能发生干涉的两束光称为相干光．(5)意义：光的干涉现象充分表明光是一种波．2．明暗条纹位置的判断方法当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的偶数倍(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，这里出现暗条纹．3．奇妙的薄膜干涉(1)观察薄膜干涉：如图 2 所示，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像时会发现水平方向的明暗相间的条纹．2图 2(2)相干光源：液膜前后两表面反射的两列光波．(3)薄膜干涉的成因光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的光程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹.一、杨氏双缝干涉实验[导学探究] 麦克斯韦预言光是一种电磁波．光若是一种波，它就应该有衍射、干涉现象，托马斯·杨通过双缝实验观察到了光的干涉现象，从而证明了光具有波动性．波发生干涉的必要条件是什么？托马斯·杨如何得到两个相干光源的？答案 波发生干涉的必要条件是两列波频率相同．托马斯·杨通过两个狭缝获得了两个相干光源．[知识深化]1．杨氏双缝干涉实验示意图，如图 3 所示．图 32．单缝的作用：获得线光源．3．双缝的作用：获得两个相干光源．4．实验现象：在屏上出现一系列明暗相间的条纹．5．实验结论：光具有波动性．例 1 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时( )3A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B．有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮答案 C解析 两列光波发生干涉的条件之一是频率相等．利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红滤光片和绿滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选 C.二、光屏上出现明暗条纹的条件[导学探究] 机械波发生干涉现象时，形成的图样有什么特点？光发生干涉现象时为什么会出现明暗相间的条纹？答案 机械波的干涉图样的特点是：振动加强区和振动减弱区相互间隔，其分布不变．光发生干涉现象时，振动加强区和振动减弱区也会交替分布．反映在屏上，振动加强区，光能量较强——亮；振动减弱区，光能量较弱——暗，即得到明暗相间的干涉条纹．[知识深化] 屏上某处出现亮、暗条纹的条件1．出现亮条纹的条件：屏上某点 P 到两条缝 S1和 S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：|PS1－ PS2|＝ kλ ＝2 k· (k＝0,1,2,3，…)λ 22．出现暗条纹的条件：屏上某点 P 到两条缝 S1和 S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：|PS1－ PS2|＝(2 k－1)· (k＝1,2,3，…)λ 2例 2 在图 4 杨氏双缝干涉实验中，已知 SS1＝ SS2，且 S1、 S2到光屏上 P 点的路程差d＝1.5×10－6 m．当 S 为 λ ＝0.6μm 的单色光源时，在 P 点处将形成________条纹；若将整个装置放入某种介质中，光源不变，介质的折射率为 1.2，则在 P 点处将形成________条纹．4图 4答案 暗 亮解析 若两相干光源的振动同相，则在离两相干光源路程之差为光的波长的整数倍处会出现亮条纹，路程之差为光的半波长的奇数倍处会出现暗条纹，若两相干光源的振动反相，则出现亮、暗条纹的情况刚好相反．由于 SS1＝ SS2，所以 S1、 S2处的光振动同相．当λ ＝0.6 μm 时， ＝2.5，则 P 点处两光振动反相，形成暗条纹；根据折射定律，当光进dλ入介质时波长 λ ′＝ ＝0.5 μm，根据 ＝3，则 P 点处两光振动同相，形成亮条纹．λ n dλ三、奇妙的薄膜干涉[导学探究] 如图 5 所示，在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光．把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，放在酒精灯旁，膜上就会出现灯焰的像．肥皂膜上为什么会出现灯焰的像呢？这个像有什么特点？图 5答案 液膜上的像是液膜前后两个面反射的光形成的．特点：此像由明暗相间的水平条纹组成．[知识深化]1．薄膜干涉的原理与双缝干涉的情况相同，在膜上不同位置，来自前后两个面的反射光(用图 6 中实线和虚线来代表)所走的路程差不同．路程差是光在介质中波长的整数倍的位置上时，叠加后加强，出现了亮条纹；路程差是光在介质中半波长的奇数倍的位置上时，叠加后相互削弱，于是出现了暗条纹．图 62．薄膜干涉中应注意的问题5(1)观察的是从膜前、后两表面反射回来的光(眼睛与光源在膜的同一侧)(2)用单色光照射时得到明暗相间的条纹，用白色光照射时得到彩色条纹．例 3 用如图 7 所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )图 7A．当金属线圈旋转 30°时，干涉条纹同方向旋转 30°B．当金属线圈旋转 45°时，干涉条纹同方向旋转 90°C．当金属线圈旋转 60°时，干涉条纹同方向旋转 30°D．干涉条纹保持不变答案 D解析 竖直肥皂膜是由重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D 正确．61．能发生干涉的两束光应是( )A．亮度一样 B．颜色一样C．频率相等 D．传播方向相同答案 C解析 产生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方向相同，相位差恒定．2．如图 8 所示，用频率为 f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的 P 点出现第 3 条暗条纹，已知光速为 c，则 P 到双缝 S1、 S2的路程差| r1－ r2|应为( )图 8A. B.c2f 3c2fC. D.3cf 5c2f答案 D解析 出现第 3 条暗条纹，说明 S1、 S2到 P 点距离之差为 λ ，而 λ ＝ ，所以| r1－ r2|＝52 cfλ ＝ ，因而 D 项是正确的．52 5c2f3．在 双 缝 干 涉 实 验 中 ， 双 缝 到 光 屏 上 P 点 的 距 离 之 差 为 0.6 μ m， 若 分 别 用 频 率 为f1＝ 5.0×1014 Hz 和 f2＝ 7． 5×1014 Hz 的 单 色 光 垂 直 照 射 双 缝 ， 则 P 点 出 现 明 、 暗 条 纹的 情 况 是 ( )A．单色光 f1和 f2分别照射时，均出现明条纹B．单色光 f1和 f2分别照射时，均出现暗条纹7C．单色光 f1照射时出现明条纹，单色光 f2照射时出现暗条纹D．单色光 f1照射时出现暗条纹，单色光 f2照射时出现明条纹答案 C解析 判定某处是明条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的光程差是该光波长的多少倍，若是整数倍，该处为明条纹；若为整数倍加半个波长，则为暗条纹．单色光 f1的波长 λ 1＝ ＝0.6×10 －6 m＝0.6μm.cf1单色光 f2的波长 λ 2＝ ＝0.4×10 －6 m＝0.4μmcf2可见 Δ L＝ λ 1，Δ L＝ λ 2，故用 f1照射时， P 点出现明条纹，用 f2照射时， P 点出现暗条32纹．一、选择题1． 从 两 只 相 同 的 手 电 筒 射 出 的 光 ， 当 它 们 在 某 一 区 域 叠 加 后 ， 看 不 到 干 涉 图 样 ， 这 是 因 为( )A．手电筒射出的光不是单色光B．干涉图样太细小看不清楚C．周围环境的光太强D．这两束光为非相干光源答案 D解析 两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉图样．2．(多选)关于光的干涉，下列说法正确的是( )A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定C．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹答案 AC8解析 两列波产生干涉时，频率必须相同，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故 A 正确，B 错误．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹(注意是半波长而不是波长)，故 C 正确，D 错误．3．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生答案 B解析 在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有惟一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项 A 错误，B 正确．在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项 C 错误．两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项 D 错误．4．(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一条缝改用蓝光，下列说法正确的是( )A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C．频率不同的两束光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D．尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象答案 BD解析 频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C 错误．5．如图 1 所示，用单色光做双缝干涉实验， P 处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置( )图 19A．仍在 P 处B．在 P 点上方C．在 P 点下方D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到答案 B解析 由 λ ＝ 知 f 变小， λ 变大．若出现第二条暗条纹，则 P 到双缝的光程差cfΔ L＝ λ ，当 λ 变大时，Δ L 也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，即在 P 点上方，32B 正确．6．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧答案 D解析 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象．如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的．如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光因干涉而加强．减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹．所以 A、B、C 错误，D 正确．7．(多选)光的双缝干涉实验装置如图 2 所示，绿光通过单缝 S 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 S1和 S2与单缝 S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上 O 点到两缝的距离相等， P 点是距 O 点最近的第一条亮条纹．已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上 O 点及其上方的干涉条纹的情况，下列叙述正确的是( )10图 2A．红光在 O 点出现亮条纹B．红光的第一条亮条纹在 P 点的上方C． O 点不是蓝光的亮条纹D．蓝光的第一条亮条纹在 P 点的上方答案 AB解析 O 点无论对哪种颜色的光来说，到 S1、 S2的光程差都为 0，故各色光都会在 O 点出现亮条纹，故 A 正确，C 错误；红光的波长比绿光的长，故屏上某点到 S1、 S2的光程差等于红光波长的位置应在 P 点的上方，即红光的第一条亮条纹在 P 点的上方，B 正确；同理，蓝光的第一条亮条纹在 P 点的下方，D 错误．8．如图 3 所示，在双缝干涉实验中，若单缝 S 从双缝 S1、 S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则( )图 3A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹 P 的位置不变C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹 P 的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹 P 的位置略向下移答案 D解析 本实验中单缝 S 的作用是形成频率一定的线光源，双缝 S1、 S2的作用是形成相干光源，稍微向上移动 S 后，没有改变传到双缝的光的频率，由 S1、 S2射出的仍是相干光，由单缝 S 发出的光到达屏上 P 点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移．9．如图 4 所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )11图 4A． a 的上表面和 b 的下表面B． a 的上表面和 b 的上表面C． a 的下表面和 b 的上表面D． a 的下表面和 b 的下表面答案 C解析 干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层．在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整．因此选项 C 是正确的．10．在双缝干涉实验中，光源发射波长为 6.0×10－7 m 的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上 A 点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹．其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上 A 点是暗条纹位置，可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×10 14Hz，则入射光的波长可能是( )A．8.0×10 －7 m B．4.8×10 －7 mC．4.0×10 －7 m D．3.4×10 －7 m答案 B解析 可见光的频率范围是 3.9×1014～7.5×10 14 Hz 依据公式 c＝ λf ，可知其波长范围是 4.0×10－7 ～7.69×10 －7 m．A、D 选项错误．根据公式 Δ r＝ (n 为整数)可知， n 为nλ2偶数的地方出现亮条纹， n 为奇数的地方出现暗条纹．因此 n＝4 时，出现距中心条纹的第二条亮条纹，所以 A 点到两条缝的路程差 Δ r＝4× m＝1.2×10 －6 m，要想出6×10－ 72现暗条纹， n 需 取 奇 数 才 行 ． 当 入 射 光 波 长 为 4.8×10－ 7 m 时 ， 1.2×10－ 6 m＝ nm， n＝ 5 为 奇 数 ， 所 以 A 点 出 现 暗 条 纹 ， B 选 项 正 确 ． 当 入 射 光 波 长 为4.8 ×10－ 724.0×10－ 7 m 时 ， 1.2×10－ 6 m＝ n m， n＝6 为偶数，所以 A 点出现亮条纹，C 选4 ×10－ 72项错误．二、非选择题11．在双缝干涉实验中，入射光的波长为 λ ，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏上距两缝路程差 Δ L＝______的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差 Δ L＝________的地方出现暗条纹．若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差12Δ L＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差 Δ L＝________的地方出现暗条纹．答案 kλ (k＝0,1,2,3…) (2 k－1) (k＝1,2,3…)(2 k－1) (k＝1,2,3…) λ 2 λ 2kλ (k＝0,1,2,3…)12．如图 5 所示是双缝干涉实验装置，使用波长为 6.0×10－7 m 的橙色光源照射单缝 S，在光屏中央 P 处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹，在位于 P 点上方的 P1点出现第一条亮条纹中心(即 P1到 S1、 S2的路程差为一个波长)，现换用波长为 4.0×10－7 m 的紫色光照射单缝时，问：图 5(1)屏上 P 处将出现什么条纹？(2)屏上 P1处将出现什么条纹？答案 (1)亮条纹 (2)暗条纹解析 (1)从单缝 S 射出的光波被 S1、 S2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央 P点到 S1、 S2的距离相等，即分别由 S1、 S2射出的光到 P 点的路程差为零，因此 P 点是中央亮条纹的中心，因而无论入射光是什么颜色的光，波长多大， P 点都是中央亮条纹(也叫零级亮条纹)的中心．(2)分别由 S1、 S2射出的光到 P1点的路程差刚好是橙色光的一个波长，即|P1S1－ P1S2|＝6.0×10－7 m＝ λ 橙 ，则两列光波到达 P1点时振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮条纹．当换用波长为 4.0×10－7 m 的紫色光时，| P1S1－ P1S2|＝6.0×10 －7 m＝ λ 紫 ，则两列光32波到达 P1点时振动情况完全相反，即分别由 S1、 S2射出的光到达 P1点时相互削弱，因此在 P1点出现暗条纹．14.2 用双缝干涉仪测定光的波长[学习目标]1.了解用双缝干涉仪测定光的波长的实验原理.2.知道影响干涉条纹宽度的因素.3.观察白光及单色光的干涉图样.4.能够利用双缝干涉实验测定单色光的波长．1．实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测微目镜，其中测微目镜又包括：刻度板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺．2．单色光发生双缝干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心距离是 Δ x＝ λ .Ld3．条纹间距 Δ x 的测定如图 1 甲所示，测微目镜由刻度板、目镜、手轮等构成，测量时先使刻度板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数 s1；转动手轮，使刻度板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数 s2，得出 n 个亮条纹间的距离为s＝| s2－ s1|，则相邻两亮条纹间距 Δ x＝ .|s2－ s1|n－ 1图 1一、实验原理1．相邻亮条纹(暗条纹)间的距离 Δ x 与入射光波长 λ 之间的定量关系推导如 图 2 所 示 ， 双 缝 间 距 d， 双 缝 到 屏 的 距 离 L， 双 缝 S1、 S2的 连 线 的 中 垂 线 与 屏 的 交 点 为 P0.对 屏 上 与 P0距 离 为 x 的 一 点 P， 两 缝 与 P 的 距 离 PS1＝ L1， PS2＝ L2.在 线 段 PS2上 作 PM＝ PS1，则 S2M＝ L2－ L1， 因 d≪L， 三 角 形 S1S2M 可 看 作 直 角 三 角 形 ， 有 ： L2－ L1＝ dsin θ (令2∠ S2S1M＝ θ )．图 2则： x＝ Ltanθ ≈ Lsinθ消去 sinθ ，有： L2－ L1＝ d xL若 P 处为暗条纹，则 d ＝(2 k－1) (k＝1,2,3，……)xL λ 2解得 x＝±(2 k－1) ·Ld λ 2若 P 处为亮条纹，则 d ＝± kλ ，( k＝0,1,2，…)xL解得： x＝± k λ .(k＝0,1,2，…)Ld相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距：Δ x＝ λ .Ld2．测量原理由公式 Δ x＝ λ 可知，在双缝干涉实验中， d 是双缝间距，是已知的； L 是双缝到屏的距Ld离，可以测出，那么，只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)的中心间距 Δ x，即可由公式 λ ＝ Δ x 计算出入射光波长的大小．dL二、实验步骤1．按图 3 所示安装仪器．图 32．调节光源中心、单缝中心、双缝中心，让它们都位于遮光筒的中心轴线上．3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，使通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测微目镜，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)．4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使刻度板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使刻度板移动，直到刻度板的中心刻3线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过刻度板中心刻度线的条纹数 n.5．将两次手轮的读数相减，求出 n 个亮(暗)条纹间的距离 s，利用公式 Δ x＝ s/(n－1)，算出条纹间距，然后利用公式 λ ＝ Δ x，求出此单色光的波长 λ (d、 L 仪器中都已给出)dL．6．换用另一滤光片，重复步骤 3、4、5，并求出相应的波长．三、注意事项1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等．2．测双缝到屏的距离 L 时，用毫米刻度尺测多次取平均值．3．测条纹间距 Δ x 时，用测微目镜测出 n 条亮(暗)条纹间的距离 s，求出相邻的两条亮(暗)条纹间的距离 Δ x＝ .sn－ 1四、误差分析实验中的双缝间距 d 是器材本身给出的，因此本实验要注意 L 和 Δ x 的测量．光波的波长很小， L、Δ x 的测量对波长的影响很大．1． L 的测量：用毫米刻度尺测量，需要多次测量求平均值．2．条纹间距 Δ x 的测定利用测微目镜测量．可利用“累积法”测 n 条亮(暗)条纹间距 s，再求 Δ x＝ ，并可采sk－ 1用多次测量求 Δ x 的平均值的方法进一步减小误差．五、典例精析例 1 如图 4 所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝 S 时，在光屏 P 上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )图 4A．增大 S1与 S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光4D．将绿光换为紫光答案 C解析 在双缝干涉实验中，相邻两个亮条纹(或暗条纹)间的中心间距 Δ x＝ λ ，要想增大Ld条纹间距可以减小两缝间距 d，或者增大双缝屏到光屏的距离 L，或者换用波长更长的光做实验．由此可知，选项 C 正确，选项 A、B、D 错误．例 2 在“用双缝干涉仪测定光的波长”的实验中，装置如图 5 所示．双缝间的距离 d＝3mm.图 5(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．(2)若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为 0.70m，通过测微目镜(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，刻度板前进或后退 0.500mm)观察第 1 条亮条纹的位置如图 6 甲所示，观察第 5 条亮条纹的位置如图乙所示．则可求出红光的波长 λ ＝________m.图 6答案 (1)红 双缝到屏的距离 L 相邻两条亮(暗)纹中心间的距离 Δ x (2)6.86×10 －7解析 (1)由于测量红光的波长，因此用红色滤光片．由 Δ x＝ λ 可知要想测 λ 必须测定Ld双缝到屏的距离 L 和相邻两条亮(暗)纹中心间的距离 Δ x.(2)由测微目镜的数据可知 s1＝0， s2＝0.640mm，所以 Δ x＝ ＝ mm＝1.60×10 －4 m，s2－ s1n－ 1 0.6404λ ＝ ＝ m≈6.86×10 －7 mdΔ xL 3×10－ 3×1.60×10－ 40.705例 3 (多选)关于“用双缝干涉仪测定光的波长”实验，正确的说法是( )A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B．观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数答案 ACD1．在杨氏双缝干涉实验中，如果( )A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大D．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹答案 B解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A 错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B 对． λ 变小，Δ x 变小，C 错．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D 错．2．如图 7 所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中 a、 b、 c、 d 各装置的名称依次是下列选项中的( )图 7A． a 单缝、 b 滤光片、 c 双缝、 d 光屏B． a 单缝、 b 双缝、 c 滤光片、 d 光屏6C． a 滤光片、 b 单缝、 c 双缝、 d 光屏D． a 滤光片、 b 双缝、 c 单缝、 d 光屏对于某种单色光，为增加相邻亮纹(或暗纹)之间的距离，可采用的方法是(任写一种方法)________．答案 C 增加双缝到屏的距离或减小双缝间距解析 a、 b、 c、 d 各装置的名称分别为滤光片、单缝、双缝、光屏，故 C 正确；由Δ x＝ λ 可知，要增加相邻亮纹(或暗纹)的距离，可以增加双缝到屏的距离，也可以减小Ld双缝间距．3．在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的相邻干涉条纹间距 Δ x1与绿光的相邻干涉条纹间距 Δ x2相比，Δ x1____Δ x2(填“＞”“＝”或“＜”)．若实验中红光的波长为 630nm，双缝与屏幕的距离为 1.00m，测得第 1条到第 6 条亮条纹中心间的距离为 10.5mm，则双缝之间的距离为________mm.答案 ＞ 0.300解析 双缝干涉条纹间距 Δ x＝ λ ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，Ld即 Δ x1＞Δ x2.相邻条纹间距 Δ x＝ ＝2.1mm＝2.1×10 －3 m，10.5mm5根据 Δ x＝ λ 可得 d＝ ＝0.300mm.Ld LλΔ x一、选择题1．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是( )A．双缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况完全相同的光源B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的 1.5 倍时，该点处一定是亮条纹D．双缝干涉中相邻亮条纹之间的距离相等，相邻暗条纹之间的距离不相等答案 A解析 分光法获得相干光源，所以 A 对；白光的干涉条纹是彩色的，不是黑白相间的，B错；像屏上某点到双缝的距离差为波长的 1.5 倍时，该处应是暗条纹，C 错；相邻亮条纹间距等于相邻暗条纹间距，D 错．72.如 图 1 所 示 为 双 缝 干 涉 实 验 中 产 生 的 条 纹 图 样 ： 图 甲 为 绿 光 进 行 实 验 的 图 样 ， a 为 中 央 亮 条纹 ； 图 乙 为 换 用 另 一 种 单 色 光 进 行 实 验 的 图 样 ， a′ 为 中 央 亮 条 纹 ． 则 以 下 说 法 正 确 的 是 ( )图 1A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短答案 A解析 由题图可知，图乙中的条纹间距较大，由 Δ x＝ λ 可知 λ 乙 λ 甲 ，且 λ 红 λ 绿 Ldλ 紫 ，故 A 正确．3．在利用测微目镜测量条纹宽度时，刻度板中心刻线最好( )A．与亮条纹的边缘线对齐B．与暗条纹的边缘线对齐C．与亮条纹的中心位置对齐D．与暗条纹的中心位置对齐答案 C解析 相邻两亮条纹的间距是指相邻两亮条纹中心的间距．4．(多选)某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是( )A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动答案 ABC解析 双缝发生干涉，而单缝发生衍射，故 D 错．由 Δ x＝ λ 知，改变双缝到屏的距离 LLd仍能得到清晰条纹，只不过条纹间距发生变化，故 A 正确．单缝与双缝之间的距离对干涉8无影响，故 C 正确．滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故 B 正确．5．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图 2 甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )图 2A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源答案 B解析 在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离 Δ x＝ λ ，由题图知干涉条纹间距变宽，可增Ld大 L、 λ 或减小 d.根据 c＝ λf 知要增大 λ ，应减小 f.选项 B 正确，选项 A、C、D 错误．6．(多选)利用图 3 中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是( )图 3A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄答案 ABD解析 由条纹间距公式 Δ x＝ λ (d 指双缝间距离， L 是双缝到屏的距离)，可知：A 项中 LLd减小，Δ x 变小；B 项中 λ 变大，Δ x 变大；D 项中 d 变大，Δ x 变小．故 A、B、D 正确．二、非选择题7．现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片 E 等光学元件，要把它们放在如图 4 所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．9图 4(1)将白光光源 C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为 C、________、________、________、 A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用刻度尺测量双缝到屏的距离；④用测微目镜(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意：_______________________和_________________________．(3)将测微目镜的刻度板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第 1 条亮条纹，此时手轮上的示数如图 5 甲所示．然后同方向转动测量头，使刻度板中心刻线与第 6 条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数____mm，求得相邻亮条纹的间距 Δ x 为____mm.图 5(4)已知双缝间距 d 为 2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离 L 为 0.700m，由计算式λ ＝_______，求得所测红光的波长为__________nm.答案 (1) E D B (2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝与双缝间的距离大约为5～10cm (3)13.8702．310 (4) 660dΔ xL解析 (1)滤光片 E 是从白光中选出单色红光，单缝是获取线光源，双缝是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏．所以排列顺序为： C、 E、 D、 B、 A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为 5～10cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为 13.870mm，图甲读数为 2.320mm，所以相邻亮条纹间距Δ x＝ mm＝2.310mm.13.870－ 2.320510(4)由条纹间距离公式 Δ x＝ λ 得： λ ＝Ld dΔ xL代入数值得： λ ＝6.6×10 －7 m＝660nm8．在“用双缝干涉仪测定光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图6 甲所示)，并选用缝间距 d＝0.2mm 的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离 L＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．图 6(1)已知测微目镜主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度．某同学调整手轮后，从测微目镜看去，第 1 次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数 x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数 x2＝______mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δ x＝________mm；这种色光的波长 λ ＝________nm.答案 (1)15.02 (2)2.31 660解析 (1)主尺读数为 15mm，游标尺读数为 1×0.02mm＝0.02mm 二者相加即可．(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙的(a)图中的中央刻线所对亮条纹记为第 1 条，则图丙的(a)图中的中央刻线所对亮条纹为 n＝7，则 Δ x＝ ＝2.31mm，光的波长 λ ＝ ＝660nm.x2－ x1n－ 1 Δ x·dL14.3 光的衍射4.4 光的偏振与立体电影[学习目标]1.认识光的衍射现象，知道产生明显衍射现象的条件及衍射条纹的特点.2.了解衍射光栅及它产生衍射时的图样特点.3.认识光的偏振现象，知道光是横波.4.知道偏振光和自然光的区别，了解偏振现象在生产与生活中的一些应用，如立体电影、液晶显示屏等．1．光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物偏离直线传播的现象．2．产生衍射现象的原因：单缝衍射是来自单缝的光波波阵面上无穷多个子波的相干叠加．从本质上讲，干涉和衍射并没有区别，但一般来说，人们常把几个分立光束的相干叠加叫做干涉；而把波阵面无穷多个子波的相干叠加叫做衍射．3．衍射光栅(1)光栅：许多等宽的狭缝等距离地排列的光学元件．(2)光栅衍射的图样：是许多平行的明暗相间的条纹，减小缝间距离，则条纹间距增大；增多缝数，明暗条纹变得更为清晰．4．自然光和偏振光自然光(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，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光强度都相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器透振方向一致)5．立体电影的原理人们观察物体时，产生立体感的主要原因是两眼的视差．在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分2别拍下同一物体的两个画像．在放映时，两个放映机每个镜头上各放一个偏振片，如图 1所示，两个偏振片的透振方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的透振方向与左面放映机上的偏振方向相同，右眼偏振片的透振方向与右面放映机上的偏振方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体感的影像了．图 16．液晶显示屏应用了光的偏振现象，它的分辨率高，寿命长，功耗低，没有 X 射线和电磁辐射．一、光的衍射[导学探究]1．将双缝干涉仪上的双缝撤去，留下单缝，我们用测微目镜观察屏上的图样时，仍能看到明暗相间的条纹，这种条纹与双缝干涉图样相同吗？它有什么明显特点？答案 不相同，它明显的特点是中央亮条纹最宽最亮，两侧条纹对称且逐渐变窄变暗．2．根据单缝由宽变窄的规律更换单缝屏，我们会观察到屏上的条纹有什么变化？答案 单缝越窄，得到的条纹宽度、条纹间距都越大．[知识深化]1．产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象．2．三种衍射现象(1)单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条3纹．(2)圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的圆环．(3)泊松亮斑：圆形障碍物的衍射现象．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清．若在单色光传播路径中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．3．光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小得多时，光可以看成沿直线传播；当小孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显．[延伸思考]衍射现象明显就是衍射条纹更亮吗？答案 衍射现象明显是指光绕到阴影区域的范围更大，随着缝、孔的减小，衍射条纹的宽度增大，但条纹亮度减弱．例 1 对于单缝衍射现象，下列说法正确的是( )A．缝的宽度 d 越小，衍射条纹越亮B．缝的宽度 d 越小，衍射现象越明显C．缝的宽度 d 越小，光的传播路线越接近直线D．入射光的波长越短，衍射现象越明显答案 B解析 单缝宽度越小，衍射条纹的亮度越小，选项 A 错；入射光的波长越长，单缝宽度越小，衍射现象越明显，选项 B 对，D 错；缝的宽度 d 越小，光没有沿直线传播，而是绕过了缝的边缘，传播到相当宽的地方，C 错．二、单缝衍射与双缝干涉的比较[导学探究] 单缝衍射和双缝干涉得到的都是明暗相间的条纹，如何区别它们？答案 它们的主要区别是：单缝衍射的条纹宽度不等，中央最宽，条纹间距不等；双缝干涉的条纹宽度相等，条纹间距相等．[知识深化] 单缝衍射与双缝干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射 双缝干涉4产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加条纹宽度 条纹宽度不等，中央条纹最宽 条纹宽度相等条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距不同点亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果条纹的变化 缝越窄，条纹宽度、条纹间距越大；波长越长，条纹宽度、条纹间距越大相同点意义 都是波特有的现象，表明光是一种波例 2 如图 2 所示的 4 幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( )图 2A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫答案 B解析 双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅为紫光的衍射图样．三、光的偏振[导学探究] 取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，软绳上形成一列横波，质点在竖直平面内沿着上下方向振动．如果手持绳的一端左右抖动，会在绳上形成另一列横波，质点在水平平面内沿着左右方向振动．现在让软绳穿过一块带有狭缝的木板，分别将狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置，观察发生的现象(如图 3 甲、乙所示)．如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，观察发生的现象(如图丙所示)．5图 3这两种现象说明什么？答案 当机械波是横波时，若质点的振动方向与狭缝平行时，则机械波能透过狭缝传播，反之则不能透过狭缝传播．对纵波而言，不管什么情况，纵波总能透过狭缝传播．[知识深化]1．横波、纵波的判定方法(1)直接看质点的振动方向与波传播方向的关系．若相互垂直，为横波；若在同一直线上，为纵波，这种方法适用于看得见质点振动方向的机械波．(2)看波能否通过两个相互垂直且共线的“狭缝” ，能通过两个“狭缝”的为纵波，不能通过的为横波．2．感知光的偏振现象通过偏振片 P 的偏振光在通过偏振片 Q 时，如果两个偏振片的透振方向平行，则通过 P 的偏振光的振动方向跟偏振片 Q 的透振方向一致，透射光的强度最强．如果两个偏振片的透振方向垂直，则通过 P 的偏振光的振动方向跟偏振片 Q 的透振方向垂直，偏振光不能通过Q，透射光的强度为零．如图 4 所示．图 43．光的偏振现象表明，光是一种横波．例 3 (多选)鉴别奶粉的质量，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6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5 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，则下列说法中正确的是( )图 5A．到达 O 处的光的强度会明显减弱B．到达 O 处的光的强度不会明显减弱C．将偏振片 B 转动一个角度，使得 O 处光的强度仍为最大，偏振片 B 转过的角度等于 αD．将偏振片 A 转动一个角度，使得 O 处光的强度仍为最大，偏振片 A 转过的角度等于 α答案 ACD解析 自然光通过偏振片后得到振动方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α ，到达 B 的光的偏振方向与 B 的透振方向不完全一致，故 O 处光的强度会明显减弱，故A 正确，B 错误；若将 A 或 B 转动一个角度，使得 O 处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于 α ，故 C、D 都正确．针对训练 (多选)如图 6 所示， A、 B 为两偏振片，一束自然光沿 OO′方向射向 A，此时在光屏 C 上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是( )图 6A．此时 A、 B 的透振方向平行B．只有将 B 绕 OO′轴顺时针旋转 90°，屏上透射光的强度才会最弱，几乎为零C．不论将 A 或 B 绕 OO′轴旋转 90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零D．将 A 沿顺时针旋转 180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零答案 AC解析 当 A、 B 两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零，由此可知 A、C 选项正确．71．光的衍射Error!2．光的偏振与立体电影Error!1．(多选)在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是( )A．缝越窄，衍射现象越明显B．缝越宽，衍射现象越明显C．入射光的波长越长，衍射现象越明显D．入射光的频率越高，衍射现象越明显答案 AC2．(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红暗相间的直条纹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，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射答案 AC解析 单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹．光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象．光的衍射现象只有明显与不明显之分，D 项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象．3．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车的司机照射得睁不开眼睛，影响行车安全．若将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃，使双方司机都看不见对方眩目的灯光，但能 看 清 自 己 车 灯 发 出 的 光 所 照 亮 的 物 体 ． 所 有 的 汽 车 前 窗 玻 璃 、 前 灯 玻 璃 的 透 振 方向 应 该 是 ( )A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，前灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，前灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45°，前灯玻璃的透振方向是斜向左上 45°D．前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上 45°8答案 D解析 玻璃的透振方向是允许光通过的偏振方向，要能看清自己车的车灯发出的光所照亮的物体，即车灯玻璃的透射光经对面物体反射后能透过自己车的车窗玻璃，则同一车前窗玻璃和前灯玻璃的透振方向必须相同，故 A、C 错误；若使对面车的车灯发出的光不透过自己车的车窗，则自己车的车窗玻璃的透振方向和对面车的车灯玻璃的透振方向必须垂直，B 项中对面车车灯玻璃的透振方向和自己车车窗玻璃的透振方向相同，而 D 项符合垂直的条件．4．(多选)沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下( )A．只有波长较短的一部分光才能到达地面B．只有波长较长的一部分光才能到达地面C．只有频率较高的一部分光才能到达地面D．只有频率较低的一部分光才能到达地面答案 BD解析 根据光发生明显衍射现象的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光能到达地面，据 λ ＝ 知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故选项 B、D 正确．cf一、选择题1．对光的衍射现象的定性分析，不正确的是( )A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物偏离直线传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论答案 D解析 根据光的衍射现象的定义可知选项 A 正确；衍射图中有亮、暗条纹，这是不同处通过的光叠加的结果，加强区为亮条纹，减弱区为暗条纹，选项 B 正确；因为衍射也是波特有的现象，所以光的衍射现象的发现为光的波动说提供了有力证据，选项 C 正确；当障碍物较大时，光的衍射很弱，光几乎沿直线传播，即光的直线传播只是特殊情况下的近似，二者是统一的，选项 D 错误．92．(多选)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( )A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽答案 ACD解析 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以 A、C 正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距也会变宽，B 错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D 正确．3．一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹，现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( )A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗些B．与原来不同的明暗相间的条纹，而中央亮条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的亮条纹D．无条纹，只存在一片红光答案 B4．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图 1 的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )图 1A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d答案 D解析 单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以 a 是干涉条纹，b、d 是单缝衍射条纹，c 是水波的衍射图样．5．点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是( )A．光的反射 B．光强太小C．光的干涉 D．光的衍射答案 D106．光的偏振现象说明了( )A．光是一种横波 B．光是一种纵波C．光是一种电磁波 D．光波的波长很短答案 A7．(多选)除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光．自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时( )A．反射光和折射光都是偏振光B．只有反射光是偏振光C．反射光中振动方向垂直于纸面的光较强D．反射光中振动方向在纸面内的光较强答案 AC8．(多选)如图 2 所示，电灯 S 发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不到光亮，则( )图 2A．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 处将看到光亮答案 BD解析 自然光在垂直于传播方向的平面内，沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，故 A 错；它通过偏振片 A 后，即变为偏振光，故 B 对；设通过 A 的光沿竖直方向振动，而偏振片 B 只能通过沿水平方向振动的偏振光，则 P 点无光亮，以 SP 为轴将 B 转过 180°后， P 处仍无光亮，故 C 错；以 SP 为轴将 B 转过 90°后，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过 B，即在 P 处有光亮，故 D 对．9．(多选)下面关于光的偏振现象的应用正确的是( )A．自然光通过起偏器后成为偏振光，利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向11B．立体电影利用了光的偏振现象C．茶色眼镜利用了光的偏振现象D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响答案 ABD10．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是( )A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的C．光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果答案 D11．在杨氏双缝干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则( )A．光屏上仍有干涉条纹、但亮条纹的亮度减小B．光屏上仍有干涉条纹、但亮条纹的亮度增大C．干涉条纹消失，光屏上一片黑暗D．干涉条纹消失，但仍有光照射到光屏上答案 D解析 双缝后分别放置偏振片后，由于两个偏振片的透振方向相互垂直，不能出现干涉条纹，但仍有光照射到光屏上．二、非选择题12．让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)．答案 见解析解析 当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗．