第14章 第2讲 光的干涉、衍射和偏振(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

第2讲 第十四章　光学 光的干涉、衍射和偏振 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　光的干涉现象 考点2　光的衍射和偏振现象 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3　几何光学与物理光学的综合应用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 光的干涉现象 赢在微点 物理 大一轮 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 必|备|知|识 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。 亮 暗 相同 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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 。 白色亮 彩色 前后表面 相同 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 关|键|能|力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 (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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　(多选)(2024·广西卷)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为nλ D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为λ 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 审题指导 序号 信息读取 信息加工 1 从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源 等效于双缝干涉中双缝间距离d=2a 2 将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中 光在溶液中的波长λ'= 3 将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx 相邻两条亮条纹中心间距Δx=λ2，λ2= 失分剖析 (1)对双缝干涉的原理理解不到位；(2)不能认识到光在不同介质中的波长不同。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知Δx=λ=λ，A项正确，B项错误；若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据λf=c，v=λ1f=，其中c为在真空中的光速，则λ1=，C项错误；若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，根据条纹间距公式有Δx=λ2，可得λ2=，结合C项的分析可知λ2==，所以n'=λ，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是( ) A.滚珠b、c均合格 B.滚珠b、c均不合格 C.滚珠b合格，滚珠c不合格 D.滚珠b不合格，滚珠c合格 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 审题指导 序号 信息读取 信息加工 1 将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间 若合格，则两块玻璃之间的空气膜厚度相同；若不合格，则两块玻璃之间的空气膜厚度不相同 2 单色平行光垂直照射平板玻璃 空气膜的上、下表面的反射光叠加形成干涉条纹 失分剖析 对薄膜干涉理解不到位，不能用该原理解决实际问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，路程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的路程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的路程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 光的衍射和偏振现象 赢在微点 物理 大一轮 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 20 必|备|知|识 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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 ( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 光的衍射 【典例3】　一束红光经过狭缝在光屏上得到如图所示的图样，则 ( ) A.该图样属于红光的干涉图样 B.狭缝宽度必远大于红光波长 C.光沿直线传播只是近似规律 D.减小狭缝宽度，条纹间距变窄 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 红光通过单缝，产生中间宽、两边窄的衍射图样，A项错误；当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长还小时能发生明显衍射现象，且减小狭缝宽度时，条纹间距变宽，B、D两项错误；光的波长比障碍物小得多时，可以把光的传播看作直线传播，故光沿直线传播只是近似规律，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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，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。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向3 光的偏振 【典例5】　(2024·江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到( ) A.两镜片都变亮 B.两镜片都变暗 C.两镜片没有任何变化 D.左镜片变暗，右镜片变亮 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，说明左镜片的偏振方向与光的偏振方向相同，右镜片的偏振方向与光的偏振方向垂直，则将手机屏幕旋转90度后，左镜片变暗，右镜片变亮，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 几何光学与物理光学的综合应用 赢在微点 物理 大一轮 考点3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 32 关|键|能|力 1.光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由v=λf知，当频率f不变时，波长改变，光速改变。 2.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，由n=知，n越大，传播速度越小。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.光的频率、折射率、波速、波长的对应关系。 光的颜色 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 频率f 低→高 同一介质中折射率n 小→大 同一介质中传播速度v 大→小 波长λ 大→小 临界角C 大→小 通过棱镜的偏折角θ 小→大 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例6】　夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.在冰晶中，b光的波速比a光大 B.通过同一仪器发生双缝干涉，b光的相邻明条纹间距较大 C.若a光能使某金属发生光电效应，则b光也可以使该金属发生光电效应 D.a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据棱镜色散规律可知a光的频率比b光的频率低，根据v=可知在冰晶中，b光的波速比a光小，A项错误;根据c=λf，a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，用同一装置做双缝干涉实验时，a光条纹间距更大， 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 B项错误；由以上分析可知，a光折射率小，频率小，光子能量小,所以a光比b光不容易发生光电效应，若a光能使某金属发生光电效应，则b光也可以使该金属发生光电效应，C项正确；水对a光的折射率比对b光的折射率小，根据sin C=，从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练48 本部分内容讲解结束 $$