第2講光的波動性課

程

標

準素

養

目

標1.觀察光的干涉、衍射和偏振，了解產生的條件，知道其應用．2.知道光是橫波，會用雙縫干涉實驗測量光的波長．3.了解激光的特性．物理觀念：知道光的干涉、衍射和偏振．科學思維：能分析并解釋與光的干涉、衍射和偏振相關的光的波動性問題．考點一考點一光的干涉【必備知識·自主落實】1．定義：在兩列光波疊加的區域，某些區域相互加強，出現________條紋；某些區域相互減弱，出現________條紋，且加強區域和減弱區域相互________的現象．2．條件(1)兩束光的頻率________；(2)相位差________．亮暗間隔相同恒定3．雙縫干涉(1)圖樣特點①單色光照射時形成________相間的等間距的干涉條紋；②白光照射時，中央為________條紋，其余為________條紋．(2)條紋間距(Δx)①意義：相鄰兩條亮條紋中心之間的距離．或相鄰兩條暗條紋②公式：Δx＝________．注意各物理量的意義：λ為照射光的波長、d為雙縫間距、l為屏到雙縫間距離．4．薄膜干涉：利用薄膜________反射的光相遇而形成的．圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對應薄膜厚度________．

如肥皂液薄膜明暗白色亮彩色

前后表面相同

例1如圖甲為雙縫干涉實驗裝置示意圖，如圖乙為用該裝置實驗時得到的a、b兩種單色光的干涉條紋．下列說法正確的是(

)A．a光的波長比b光的波長短B．a光的頻率比b光的頻率高C．已知P點到雙縫的距離差為1.5μm，若用波長為1.0μm的光進行實驗，則P點處為亮條紋D．已知P點到雙縫的距離差為1.5μm，若用波長為0.5μm的光進行實驗，則P點處為亮條紋答案：D

例2[2023·山東卷]如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖．G為標準石英環，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層．用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋．已知C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，下列說法正確的是(

)A．劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動B．劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動C．劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動D．劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動答案：A解析：由題知，C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣層向劈尖移動，則條紋向左移動．故選A.考點二考點二光的衍射和偏振現象【必備知識·自主落實】1．光的衍射(1)明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長________，甚至比光的波長________的時候，衍射現象才會明顯．(2)三類常見衍射現象相差不多還小2．光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿________振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個________的方向振動的光．一切方向特定【關鍵能力·思維進階】1．[2024·南京六校聯合體調研]關于以下四幅圖的描述，說法正確的是(

)

A．圖甲為一定波長的光照射到不透明圓盤上，在圓盤后得到的衍射圖樣B．圖乙為雙縫干涉示意圖，雙縫間距越大，則相鄰亮條紋間距越大C．圖丙為光導纖維工作原理示意圖，內芯的折射率比外套的折射率小D．圖丁為自然光照射兩個豎直放置的偏振片，若只旋轉其中一個偏振片，光屏上的亮度不變答案：A

2．[2024·浙江紹興模擬]自然界中有一種叫做大藍閃蝶的蝴蝶，整個翅膀呈現出大面積鮮艷的藍色，如圖甲所示．如果我們放大翅膀上的鱗片，會看到一些小山脊形狀．繼續放大這些山脊，我們會看到它的形狀像“樹枝”狀結構，而“樹枝”的排列使它的翅膀呈現藍色．其原因為：當光線進入該結構時，一部分光會在“樹枝”的上表面發生反射，另一部分光會進入下表面并發生反射，如圖乙所示，在這兩束反射光的作用下大藍閃蝶翅膀呈現藍色，這主要是由于陽光在該結構中發生了以下哪個現象(

)A．干涉B.折射C.反射D.衍射答案：A解析：當光線進入該結構時，一部分光會在“樹枝”的上表面發生反射，另一部分光會進入下表面并發生反射，兩束光頻率相同，相位差恒定，振動方向相同，兩束光發生干涉，大藍閃蝶翅膀呈現藍色．故選A.3．2023年9月23日至2023年10月8日在浙江杭州舉行第19屆亞運會，地處亞運村西南側且相距約36公里的富陽區水上運動中心為亞運會賽艇、皮劃艇(含靜水、激流回旋)項目比賽場地及訓練場地，同時通過布設不同的燈光、投影、水幕等，打造集大型水景秀、燈光秀、裸眼3D光影秀等場景為一體的夜游光影版《富春山居圖》，呈現“五十里春江花月夜”盛景，夜游水上運動中心是游客一個不錯的選擇．下列有關光的現象說法正確的是(

)A．將藍光與紅光調到亮度一樣時，在疊加區域可能發生干涉現象B．藍光和紅光在水中的傳播速度不同，藍光速度更大一些C．藍光與紅光以同一入射角斜射入水中，紅光偏離原來方向的夾角更大D．電影院觀看3D電影時，觀眾戴的眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片答案：D解析：由于藍光與紅光頻率不同，所以將藍光與紅光調到亮度一樣時，在疊加區域不可能發生干涉現象，A錯誤；由于藍光和紅光在水中的折射率不同，所以傳播速度不同，藍光速度更小一些，B錯誤；藍光與紅光以同一入射角斜射入水中，由于藍光在水中的折射率大于紅光，所以藍光偏離原來方向的夾角更大，C錯誤；電影院觀看3D電影時，觀眾戴的眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片，D正確．思維提升1.光的干涉和衍射的本質干涉和衍射現象的本質都是波的疊加，

干涉現象是有限幾束光的疊加，而衍射現象是無窮多次波的疊加．干涉和衍射現象是同時存在的、是本質的統一，但形成條件不同．2．自然光與偏振光的比較

自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發出的光自然光通過偏振片后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿任意方向，且沿各個方向光振動的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿特定方向考點三

答案：C

例4[2024·廣東深圳高三模擬]某實驗小組用完全相同的雙縫干涉實驗裝置進行實驗，僅換用頻率不同的單色光a、b得到