内容正文:
零起点考大学
物 理
1
第二课时
光的色散、干涉、衍射和偏振现象
专题十三 光学
2
光的色散、干涉、衍射和偏振现象
光的色散
一
光的干涉、衍射与偏振
二
光的波粒二象性
三
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
1.光的色散、棱镜
(1)光的色散:
含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。
(2)光谱:
含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列。
(3)棱镜:
①含义:截面是三角形的玻璃仪器,可以使光发生色散,白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。
②三棱镜对光线的作用:改变光的传播方向,使复色光发生色散。
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
2.光的干涉
(1)定义:
在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮纹,某些区域的光被减弱,出现暗纹,且加强和减弱互相间隔的现象叫作光的干涉现象。
(2)条件:
两列光的频率相等,且具有恒定的相位差,才能产生
稳定的干涉现象。
(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。
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
(4)双缝干涉:
由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是频率相等的相干光波,屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹;路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹。相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为∆。
(5)薄膜干涉:
利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面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相同。
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
3.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叫作光的衍射。
(2)光发生明显衍射现象的条件:
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。
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
(3)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。白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光。
②圆孔衍射: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。
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
4.光的偏振
(1)偏振光:
在跟光传播方向垂直的平面内,光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光。光的偏振现象证明光是横波。
(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各个方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫作自然光。
(3)偏振光的产生:
自然光通过起偏器:通过两个共轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光,叫作起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光,叫作检偏器。
(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。
考点2:光的色散、干涉、衍射和偏振现象
即学即练
1.如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m,则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30×10-7 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽”“变窄”或“不变”)。
【解析】因为,即S1和S2的路程差为半波长的奇数倍,所以出现暗条纹。根据条纹间距,当单色光的波长变长时,条纹间距变宽。
暗条纹
变宽
即学即练
产生亮、暗条纹的条件:
(1)单色光:形成明暗相间的条纹,中央为亮条纹。
①光的路程差Δr=r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)时,光屏上出现亮条纹。
②光的路程差Δr=r2-r1= (k=0,1,2,…)时,光屏上出现暗条纹。
(2)白光:光屏上出现彩色条纹,且中央亮条纹是白色。
(3)条纹间距公式:。
即学即练
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,则下列说法正确的是( )
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
C
【解析】单色平行光垂直照射平板玻璃,上、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,光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波程差相等,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波程差不同,则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等,即滚珠c不合格。故选C。
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