1、第2讲 光的波动性,一、光的干涉,1.光的干涉 (1)现象：两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总是加强，在另外一些区域总是减弱，从而出现_的条纹. (2)条件：_相同，_相同，相位差恒定的两列光叠加. (3)获得相干光源的方法：将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源_干涉和薄膜干涉都是用此种方法获得相干光源.,明暗相间,频率,振动方向,双缝,2.两种典型的干涉 (1)双缝干涉. 相干光：两狭缝S1、S2射出的两束光. 图样特点：单色光时形成_的条纹，白光时形成_条纹,明暗相间,彩色,屏上到S1S2距离相等的点出现的是明条纹,叫做中央亮纹,明(暗)条纹的宽度相同,P1 第一亮纹,P
2、中央亮纹,P2 第二亮纹,P3 / 第三亮纹,P3 第三亮纹,P2 / 第二亮纹,P1 / 第一亮纹,条纹间距公式为光的波长，d为两缝间的距离，l为两缝到光屏的距离.,双缝干涉的规律 【例证1】(2011北京高考)如图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，可以采用( ),A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 D将绿光换为紫光,【互动探究】若用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的 双缝间的距离d0.1 mm，双缝到屏的距离l6.0 m，测得屏上 干涉条纹中亮纹的间距是3.8 cm，氦氖激光器发出的红光的
3、波 长是多少？假如把整个装置放入折射率是 的水中，这时屏 上的条纹间距是多少？ 【解析】由y 得= =6.3107 m. 即激光器发出的红光的波长是6.3107 m 如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为 ，则= ，y ，因此有 ，即y= =2.85 cm. 答案：6.3107 m 2.85 cm,明、暗条纹的确定： 双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源S1、S2的路程之差为光程差，记为.如图所示.,亮纹：光程差 = k（ k= 0,1，2，等）,暗纹：光程差 =（2k+1)/2 (k=0,1,2,3,等）,(2)薄膜干涉. 相干光：光照射到透明薄膜上，从_的两个表面反射的两列
4、光波 图样特点：同双缝干涉同一条亮(或暗)纹对应_的厚度相等 常见的薄膜干涉现象：蚌壳内表面的彩色、昆虫翅翼上的彩色、激光唱片上的彩色、镜头上的增透膜、肥皂膜、水面的油花等.,薄膜,薄膜,光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。,光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。,现象解释,白光照射时是彩色条纹,光的干涉在技术上的应用 增透膜 利用光的薄膜干涉，在镜面涂上一层厚度适当的透明薄膜，该膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4即 这样，从膜的前后两个表面反射的光，光程差恰好等于半个波长，叠加后互相抵消，减弱了反射光的强度，使透射光的强度得以增大，这种膜叫增透膜,增反膜,“增反膜”的厚度的分析 【例证
5、2】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力有人想利用薄膜干涉原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为=8.11014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( ) A.9.2610-8 m B.1.8510-7 m C.1.2310-7 m D.6.1810-8 m,【变式训练】照相机的透镜表面涂有一层氟化镁薄膜，其折射 率n1.38，介于空气和透镜之间，入射光正入射，为使真空中 波长为550 nm的光增透，所涂薄膜的最小厚度为_ 【解析】由 ，最小厚度d
6、 ，得d ， 代入数据解得d 1.0107 m 答案：1.0107 m,检查平整程度 如图所示，待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是平行的，反之，干涉条纹有弯曲现象.,【例证2】如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是,A干涉现象是由于平凸薄透镜上表面反射光和平板玻璃上表面反射光叠加形成的 B
7、与亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的 C远离中心点处亮环的分布较疏 D用太阳光照射时，不会出现干涉形成的圆环,B,【规律方法】薄膜干涉的条纹与膜厚度的关系分析方法 (1)对于薄膜干涉关键是弄清楚薄膜位置，相干光是薄膜的上下两个表面的反射光. (2)同一亮条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方若厚度均匀变化，形成等间距干涉条纹，厚度变化越快，形成的干涉条纹越密. (3)检查工件的平整程度，熟悉等厚干涉条纹是均匀的，知道条纹间距的决定因素，满足,1.衍射现象：光绕过障碍物_传播方向的现象 2.发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸_ _，或者跟波长_时，才能发生明显的衍射现象,二、光的衍射
8、,偏离直线,比光波波,长小,相差不多,1.光的衍射的理解 (1)在发生明显衍射的条件下，当缝变窄(或孔变小)时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，而亮度变暗. (2)衍射图样. 单缝衍射：中央亮纹宽且亮， 两侧条纹明暗相间，窄且暗. 白光衍射时，中央仍为白光， 两侧为彩色，最靠近中央的是紫光， 最远离中央的是红光.,圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，中央是大且亮的圆亮斑泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现小的亮斑，向外是相应的阴影，再向外是亮暗相间的圆环这是光能发生衍射的有力证据之一.,2.(2011大港区模拟)抽制高强 度纤维细丝可用激光监控其粗细， 如图所示，观察光束经
9、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,则（ ） A这里应用的是光的色散现象 B这里应用的是光的干涉现象 C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细,【解析】选D细丝相当于狭缝，细丝如果足够细，激光束越过细丝时也会发生光的衍射，且丝越细，越接近激光波长，衍射现象越明显，A、B错；细丝的宽度相当于狭缝的宽度，抽制的丝变细，则衍射条纹变宽，C错D对.,几何光学与物理光学的综合 【例证3】光束1和光束2通过三棱镜的传播路径如图所示.针对光束1和光束2，以下说法正确的是( ),A.两束光束在棱镜中的传播时间相等 B.两束光束以相同的入射角从水中斜射入空气
10、中时，如果光束1发生全反射，那么光束2也一定发生全反射 C.两束光在大气中传播遇到浮尘等小颗粒时，光束2的衍射比光束1明显 D.通过同一实验装置观察两束光的双缝干涉条纹，光束1的条纹间距比光束2的小,【变式训练】(2012宁德模拟)小明在实验探究中用一束复色光沿AO方向(O是圆心)射入一半圆形玻璃砖，射出时分成a、b两束单色光，以下说法正确的是( ),Aa光比b光先从玻璃砖中射出 B若将光束AO绕O点逆时针转动，则a光先发生全反射 C分别让a、b通过同一双缝干涉仪，则a光干涉条纹间距较大 D分别让a、b通过同一单缝，则a光更容易发生衍射,1.光的偏振 (1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光
11、. (2)偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光的强度在某一方 向较强，而在另一些方向_.偏振是横波的特性。,三、光的偏振,较弱,偏振光的产生方式 (1)让自然光通过偏振片，偏振片的作用是只允许沿某一个方向振动的光通过，沿其他方向振动的光不能通过. (2)自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直 偏振光的理论意义及应用 (1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是一种波，但不能确定光波是横波还是纵波，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、消除车灯眩光等,关于光的偏振，下列说法中错误的是( ) A.自然光通过偏振片后就变成了偏振光 B.立体电影就利用了光的偏振现象 C.在拍摄日落时水面下、池中的鱼等景象时，可在镜头前装一偏振滤光片，使图像清晰 D.一列光在界面上发生反射与折射，反射光与折射光都是偏振的，且偏振方向都相同,2.激光的特点及应用 (1)激光是人工产生的相干光，可以用来全息照相 (2)激光的平行度好，可以用来通信、测距、测速、刻录、读取光盘 (3)激光的亮度高，可以用来切割、焊接、打孔、手术用光刀、治疗视网膜剥落、用于人工控制聚变,
