2023届高考物理二轮专题冲刺讲义(二）：光的干涉、衍射、偏振、电磁振荡与电磁波

光的干涉、衍射、偏振、电磁振荡与电磁波 一、光的干涉 1．双缝干涉 (1)条纹间距公式：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＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现亮条纹。 当Δr＝(2k＋1)(k＝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，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)亮暗条纹的判断方法 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。 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现亮条纹。 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。 例1、（多选）如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(　　) A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大 B．在真空中a、b两光传播速度相同 C．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小 D．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小 例2、某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则(　　) A．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面垂直 B．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与镜面平行 C．将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小 D．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大 例3、某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，双缝S1与S2之间距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是(　　) A．来自双缝S1和S2的光传播到P点处的时间差为 B．x2>x1 C．该矿泉水的折射率为 D．仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P点处能观察到暗条纹 例4、如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是(　　) A．条纹方向与AB边平行 B．条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大 C．减小薄片的厚度，条纹间距变小 D．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小 二、光的衍射和光的偏振 1．对光的衍射的理解 (1)波长越长，衍射现象越明显。在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，光才可以看做是沿直线传播的。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 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 3.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 4．光的偏振 (1)自然光与偏振光的比较 类别 自然光(非偏振光) 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光 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 (2)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。 例1、（多选）光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　) A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 例2、（多选）光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反