15.5光的干涉、衍射和偏振-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第15章 光学 第15.5讲 光的干涉、衍射和偏振 【知识点精讲】 一、光的干涉 （1）光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相同，即亮纹和暗纹相间的现象。 （2）干涉条件：两列光的频率相同、相差恒定或两列光振动情况总是相同，能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得。 （3）托马斯·杨的双缝干涉实验 ①获得相干光源的办法 把点光源发出的一束光分成两束，能保证它们具有相同的频率和恒定的相差。 若用狭缝代替小孔，可得到更清晰的干涉条纹，这就是著名的杨氏双缝干涉实验，②光的干涉的意义：证明了光的波动性。 ③对光的干涉现象的解释 如图所示，S1、S2是两个狭缝，S1S2=d，缝到屏的距离为L，L>>d，O是S1S2的中垂线与屏的相交点。 (Ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。 a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现明条纹。 b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。 ④单色光的干涉图样特点：中央为亮纹，两边是明、暗相同的条纹，且亮纹与亮纹间、暗纹与暗纹间的间距相等。 白光的干涉图样：若用白光做实验：则中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹，紫光最靠近中央，彩色条纹显示了不同颜色光的干涉条纹间距是不同的。 ⑤相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离 相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离△x=λ 其中d为两缝间的距离，L为缝到屏的距离，λ为光的波长。 (4)薄膜干涉 ①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。 ②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。 二．光的衍射 (1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 (2)衍射条纹的特点： ①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较： 单缝衍射 圆孔衍射 单 色 光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小；②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小 白 光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 ②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。2 （3）单缝衍射与双缝干涉的比较 两种现象 比较项目 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，亮度基本相等 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 1教育名师原创作品 三．光的偏振 (1)偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。 (2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。 (3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 （4）自然光与偏振光的比较： 自然光(非偏振光) 偏振光 光的 来源 直接从光源发出的光 ①自然光通过偏振片后的光 ②自然光被界面反射或折射后的反射光或折射光 光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光沿一切方向振动，且沿各个方向振动的光波的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光沿一个特定方向振动 联系 自然光通过偏振片后或被界面反射、折射后就转变为偏振光 　【方法归纳】 　对双缝干涉的理解 1．亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。即： |PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0，1，2，3，…) k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹，k为亮条纹的级次。 2．暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1 和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。即： |PS1－PS2|＝(2k－1)·(k＝1，2，3，…) k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。 3．双缝干涉形