第05讲 光的干涉、衍射和偏振模型--2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过 模块11 热学、光学各模块大招 第05讲 光的干涉、衍射和偏振模型 （原卷版） 目录 【内容一】 光的干涉模型 1 【内容二】 光的衍射和偏振模型 3 【内容三】 电磁波模型 5 技巧总结 技巧总结 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． 技巧： 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1：（1）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1 λ、2 λ、3 λ、等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。 光程差 δ =nλ（ n=0，1，2，等）亮纹 （2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为λ /2、3 λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。 光程差 δ =（2n-1)λ/2 (n=1,2,3,等）暗纹 如图2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． 双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 变形为 1、相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素： 2、不同单色光干涉条纹宽度： （1）相同介质中，不同的光波长不同：λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫 （2）不同颜色的光频率不同：f红<f橙<f黄<f绿<f青<f蓝<f紫 （3）相同双缝干涉装置，不同的光条纹间距不同： Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫 3、白光的干涉图样特点： （1）明暗相间的彩色条纹； （2）中央为白色亮条纹； （3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； （4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。 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． 原则：光程差为波长的整数倍，形成亮条纹，光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。 白光照射时是彩色条纹 (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． 检查平整度具体方案 取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。 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． 技巧： 1．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 2．光的干涉和衍射的本质 从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的． 电磁振荡　电磁波 1．电磁振荡(