第14章 第2讲 光的波动性(含实验17 用双缝干涉实验测量光的波长)(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习（粤教版2019）

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第十四章 光　学 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 1.知道双缝干涉和薄膜干涉现象,掌握形成明暗条纹的条件。2.知道光的衍射、偏振现象,知道产生明显衍射现象的条件。3.会用双缝干涉测量光的波长。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考点1　光的干涉现象 1.定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强,出现__条纹,某些区域相互减弱,出现__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;白光照射时,中央为_______条纹,其余为_____条纹。 4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)_________反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度______。 亮 暗 相同 白色亮 彩色 前后表面 相同 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)频率不同的两列光波不能发生干涉现象( ) (2)双缝干涉实验中,用单色光照射能形成明暗相间的干涉条纹,用白光照射时不能产生干涉现象( ) (3)薄膜干涉是经薄膜前后表面反射光叠加后发生干涉的结果( ) 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向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.亮暗条纹的判断方法。 如图所示,光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为Δr=r2-r1。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)当Δr=kλ(k=0,1,2,…)时,光屏上P'处出现亮条纹。 (2)当Δr=(2k+1)(k=0,1,2,…)时,光屏上P'处出现暗条纹。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例1】　(2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的 (　　) A.倍 B.倍 C.2倍 D.3倍 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　光的双缝干涉条纹中,相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx=λ,式中L为双缝到光屏的距离,d为双缝的间距,λ为光的波长;根据题图可知4Δx甲=2Δx乙,L与λ相同,则d乙=d甲,B项正确,A、C、D三项错误。 答案　B 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　薄膜干涉 1.形成。 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。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 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)(n=0,1,2,3,…),薄膜上出现暗条纹。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例2】　(多选)(2021·浙江卷)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° 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　干涉条纹间距上宽下窄,说明从上往下肥皂膜的厚度不是均匀增加的,即截面一定不是梯形,A项正确;肥皂膜在重力的作用下会形成上窄下宽的楔形,在入射光一侧由前后表面反射光叠加形成干涉条 纹,B项正确;肥皂膜从形成到破裂,由于重力的作用,膜的厚度会越来越薄,条纹的宽度和间距会不断发生变化,C项错误;转动把柄,肥皂膜还是上窄下宽,条纹不会跟着转动,D项错误。 答案　AB 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考点2　光的衍射和偏振现象 1.光的衍射。 发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长_________,甚至比光的波长______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_________振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 相差不多 还小 一切方向 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个______的方向振动的光。 (3)偏振光的形成。 ①让自然光通过________形成偏振光。 ②让自然光在两种介质的界面发生反射和______,反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。 (4)光的偏振现象说明光是一种___波。 特定 偏振片 折射 横 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (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 ( ) 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 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 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.光的干涉和衍射的本质。 光的干涉和衍射都属于光的叠加,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。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　光的衍射 【典例3】　(多选)在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上。假设现在只让一个光子通过单缝,那么该光子(　　) A.一定落在中央亮纹处 B.一定落在亮纹处 C.可能落在亮纹处,也可能落在暗纹处 D.落在中央亮纹处的可能性最大 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　根据光的概率波的概念,对于一个光子通过单缝后落在何处是不可确定的,但概率最大的是落在中央亮纹处,可达95%以上。当然也可能落在其他亮纹处,还可能落在暗纹处,只不过落在暗处的概率很小而已,综上所述C、D两项正确。 答案　CD 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　光的干涉和衍射的比较 【典例4】　如图所示的4种明暗相间的条纹,是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)。则在下面的四个图中,哪个图是蓝光形成的干涉图样(　　) 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　干涉图样条纹间的距离都是相等的,衍射图样最中间的条纹最粗,向两旁依次变细,故A、C是干涉图样,B、D是衍射图样;又由于蓝光波长较红光短,所以蓝光形成的干涉图样条纹间的距离较小,所以A是蓝光形成的干涉图样。 答案　A 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向3　光的偏振 【典例5】　(多选)如图,P是偏振片,P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中,照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是(　　) A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角振动的光 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　太阳光包含垂直传播方向向各个方向振动的光,当太阳光照射P时能在P的另一侧观察到偏振光,A项正确;沿竖直方向振动的光能通过偏振片,B项正确;沿水平方向振动的光不能通过偏振片,因为它们已经相互垂直,C项错误;沿与竖直方向成45°角振动的光也能通过偏振 片,D项正确。 答案　ABD 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考点3　实验:用双缝干涉测量光的波长 原理装置图   根据关系式Δx=____可知,测出相邻亮条纹间距离Δx、遮光筒的长度L和双缝间距离d,代入上式即可计算出光的波长 λ 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 操作要求 1.安装仪器(如图所示)。   (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 (2)接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光。调节各部件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 (3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝____。 2.观察与记录。 (1)调单缝与双缝间距为5~10 cm时,观察白光的干涉条纹。 平行 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 操作要求 (2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。 (3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的 读数a2,则相邻两条亮条纹间的距离Δx=__________。 (4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 注意事项 (1)放置单缝和双缝时,必须使缝平行,间距5~10 cm。 (2)要保持光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。 (3)测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心。 (4)要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离,再求Δx。 (5)照在像屏上的光很弱,原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴,干涉条纹不清晰,主要原因一般是单缝与双缝不平行 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　实验基本技能 【典例6】　在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲),并选用双缝间距d=0.20 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。 甲 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 乙 丙 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=________mm。 (2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=________mm;这种色光的波长λ=________nm。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)主尺读数为15 mm,游标尺读数为1×0.02 mm=0.02 mm,x2= (15+0.02) mm=15.02 mm。 (2)由于题图中数字标记的是暗纹,首先应根据暗纹所标数字给亮纹也标明条数,若题图乙(a)中的中央刻线所对亮纹记为第1条,则题图丙(a)中的中央刻线所对亮纹为n=7,则Δx==2.31 mm,由Δx=λ得光的波长λ==6.6×102 nm。 答案　(1)15.02　(2)2.31　6.6×102 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　实验的迁移、拓展和创新 【典例7】　洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉现象的装置。如图所示,从单缝S 发出的光,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S'。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,__________ ______________相当于另一个“缝”。 (2)实验表明,光从光疏介质射向光密介质界面发生反射,在入射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π的变化,即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触,接触点P处是_________(填“亮条纹”或“暗条纹”)。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15 mm,单缝到光屏的距离D=1.2 m,观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm,则该单色光的波长λ=________m(保留3位有效数字)。 解析　(1)根据平面镜成像原理,经镜面反射的光线可认为是从S的像S'发出的,故S'相当于双缝干涉中的另一个缝。 (2)根据题意,如果把光屏移动到和平面镜相接触,直接射到光屏上P点的光和经平面镜反射的光相位差为π,故接触点P处形成暗条纹。 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)每两条相邻亮条纹中心间距Δx= mm≈2.53 mm,根据双缝干涉相邻条纹间距公式有Δx=λ,得该单色光的波长λ== m≈6.33×10-7 m。 答案　(1)S经平面镜成的像S'　(2)暗条纹 (3)6.33×10-7 第2讲　光的波动性(含实验17　用双缝干涉实验测量光的波长) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$