第十四章 第2课时 光的干涉、衍射、偏振-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

第 2 课时 光的干涉、衍射、偏振 一、光的干涉 1.产生条件 两列光的频率相同、振动方向相同,且具有 恒定的相位差,才能产生稳定的干涉图样。 2.双缝干涉 (1) 双缝干涉形成的条纹是等间距的,两相 邻亮条纹或相邻暗条纹间的距离与波长成正比, 即 Δx = l d λ,其中 l 是双缝到光屏的距离,d 是双 缝间的距离,λ 是光波的波长。 (2) 用白光照射双缝时,形成的干涉条纹的 特点是中央为白条纹,两侧为彩色条纹。 (3) 亮、暗条纹的判断方法:如图所示,相位 差为 0 的相干光源 S1、S2 发出的光到屏上某点的 路程差 Δr =r2 - r1 = kλ(k = 0,1,2,…) 时,光屏 上出现亮条纹; 路程差 Δr = r2 - r1 = (2k + 1) λ 2 (k = 0,1,2,…) 时,光屏上出现暗条纹。 3.薄膜干涉 (1) 形成:如图所示,由于重力的作用,竖直 的肥皂薄膜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,并且叠加发 生干涉。 (2) 亮、暗条纹的判断: ① 在 P1、P2 处,两个表面反射回来的两列光 波的路程差 Δr 等于波长的整数倍, 即 Δr = nλ(n = 1,2,3,…),薄膜上出现亮条纹。 ② 在 Q 处,两列反射回来的光波的路程差 Δr 等于半波长的奇数倍,即 Δr = (2n + 1) λ 2 (n = 0,1,2,3,…),薄膜上出现暗条纹。 (3) 薄膜干涉的应用: 干涉法检查平面的平整程度,如图所示,两 板之间形成一楔形空气薄层,用单色光从上向下 照射,如果被检查平面是平整的,我们会观察到 平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检查平面 不平整,则干涉条纹发生弯曲。 若需判断平面的 凹凸情况,可根据同一条纹上薄膜厚度相同和工 件的放置方向来判断。 例 1 (2022·黑龙江省哈尔滨市第九中学 月考) 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(之前为空气),如图所示,特制容器未画 出,通过比对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 连线的中垂线上,屏上P点是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 之间的距离为 d,双缝到屏的距 离为 L,则下列说法正确的是 (　 　 ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 271　　　直击双 1流　高考物理 A. 来自双缝 S1 与 S2 的光传播到 P点处的时 间差为 t = 3λ c B. x2 > x1 C. 该矿泉水的折射率为 n = x1 x2 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 第 3 条亮条纹对应的光程差 s = 3λ, 但光在介质中的传播速度小于 c,所以 t > 3λ c ,A 错误。 由公式 Δx = l d λ,n = c v ,可得 n = x1 x2 ,C 正 确。 由于 n > 1,所以 x1 > x2,B 错误。 移动单缝 S0 对观察结果没有影响,D 错误。 C 二、光的衍射 1.光的衍射现象 光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照 射到阴影区域的现象。 (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 区别。 当孔或障碍物的尺寸比光波波长小或者 跟光波波长相差不多时,光才能发生明显的衍射 现象。 (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,光才可以看作是沿直线传播的。 2.衍射图样 (1) 单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明 暗相间的条纹,但间距和亮度不同。 (2) 圆孔衍射: 出现明暗相间的不等距 圆环。 (3) 泊松亮斑:光照射到一个半径很小的不 透光的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑。 这是光能发生衍射的有力证据之一。 3.光的