第十四章 第2讲 光的干涉、衍射和偏振 电磁波-2023高考物理【步步高】大一轮复习讲义（新教材 教师word）津鲁琼辽鄂粤冀渝湘闽晋皖黑吉云

第2讲　光的干涉、衍射和偏振　电磁波 目标要求　1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件.3.知道发生明显衍射的条件.4.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程． 考点一　光的干涉现象 光的干涉 (1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象． (2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定． (3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹． 1．光的颜色由光的频率决定．(　√　) 2．频率不同的两列光波不能发生干涉．(　√　) 3．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．(　×　) 4．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同．(　√　) 1．双缝干涉 (1)条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大． (2)明暗条纹的判断方法： 如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1. 当Δr＝nλ(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹． 当Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹． 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，从膜的前表面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)明暗条纹的判断方法： 两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ. 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现明条纹． 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹． (3)应用：增透膜、检查平面的平整度． 考向1　光的干涉的理解和明暗条纹的判断 例1　如图所示，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的距离之差|r1－r2|应为(　　) A. B. C. D. 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(2n－1)＝(2×3－1)＝λ，而λ＝，所以|r1－r2|＝λ＝，故D正确． 考向2　薄膜干涉 例2　(多选)(2021·浙江6月选考·16)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄．下列说法正确的是(　　) A. 过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形 B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° 答案　AB 解析　肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，干涉条纹是前后表面反射光形成的，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，从形成到破裂的过程中上面越来越薄，下面越来越厚，因此会出现加强点和减弱点的位置发生变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此条纹并不会跟着旋转90°，D错误． 例3　(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是(　　) A．入射光C应采用单色光 B．图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的 C．当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹 D．由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷 答案　AB 考点二　光的衍射和偏振现象 1．光的衍射 发生明显衍射的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显． 2．光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，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，只沿着某个特定的方向振动的光． (3)偏振光的形成 ①让自然光通过偏振片形成偏振光． ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光． (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、消除车灯眩光等． (5)光的偏振现象说明光是一种横波． 1．阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．(　×　) 2．泊松亮斑是光的衍射形成的．(　√　) 3．光遇到障碍物时都能产生衍射现象．(　√　) 4．自然光是偏振光．(　×　) 1．单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝