内容正文:
第5章
光的干涉、衍射和偏振
第1讲 描述运动的基本概念
专题专项练
思想方法练5
第1讲 描述运动的基本概念
一、临界思想在光学中的应用
1.[多选题]如图所示,两束单色光a、b从水中射向水面的A点,光线经折射后合成一束光c,则下列说法正
确的是 ( )
A.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,a光的干涉条纹
间距大于b光的干涉条纹间距
B.a比b更容易发生衍射现象
C.在水中a光的速度比b光的速度小
ABD
D.在水中a光的临界角大于b光的临界角
E.若a光与b光以相同入射角从水中射向空气,在不断增大入射角时,水面上首先消失的是a光
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题图结合光路的可逆性原理可知,光由空气斜射入水中时,单色光a的偏折程度小于b的偏折程
度,根据折射定律n= 知,a光的折射率小于b光的折射率,则a光的波长长,根据双缝干涉的条纹间距公
式Δy= λ,可得a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,故A正确;a光的波长长,波动性强,更容易发
生衍射现象,故B正确;由n= 知,在水中a光的速度大,故C错误;由全反射临界角公式sin C= 知折射率n
越大,临界角C越小,则在水中a光的临界角大于b光的临界角,故D正确;若a光与b光以相同入射角从水中
射向空气,由于在水中a光的临界角大于b光的临界角,所以b光的入射角先达到临界角,则b光先发生全
反射,水面上首先消失的是b光,故E错误。
第1讲 描述运动的基本概念
二、光的干涉法
2.[2024山东青岛期中]将一半径极大的球形玻璃体,弧面朝下压在表面平整的标准板上,其截面如图所
示。一束单色光从上方垂直玻璃上表面射向玻璃体,顺着入射光线可以观察到干涉条纹,这就是著名的
“牛顿环”。下列有关牛顿环的说法正确的是 ( )
A.产生干涉的两束光来自玻璃体上、下表面的反射光
B.产生的干涉条纹是一系列以顶点为圆心等间隔的同心圆
C.若换用半径更大的球形玻璃体,干涉条纹间距将变大
D.若换用频率更大的单色光照射,干涉条纹间距将变大
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 在薄膜干涉中干涉条纹是由空气膜前后两个面(即玻璃体下表面和标准板上表面)的反射光叠
加产生,故A错误;由于以顶点为圆心的圆上各点空气薄膜厚度相等且沿半径的方向非均匀变化,因此可
以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆,且疏密不均匀,B错误;根据干涉条纹间距公式D= ,其中D为
干涉条纹间距,λ是光的波长,θ是球形玻璃体与标准板平面的夹角,则换用半径更大的球形玻璃体,同一
位置对应的θ会变小,因此干涉条纹间距变大,C正确;频率大的单色光,波长小,可知若换用频率更大的单
色光照射,干涉条纹间距变小,故D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
三、亮暗条纹的判断方法
3.如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点到S1、S2距离之差为2.1×10-6 m,
今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,在下述条件下,P点是亮条纹还是暗条纹?
(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中的波长为4×10-7 m;
(2)已知B光在某种介质中的波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°(sin 37°=0.6,
cos 37°=0.8)。
答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)设A光在空气中的波长为λ1,在介质中的波长为λ2,由n= = 得
λ1=nλ2=1.5×4×10-7 m=6×10-7 m
路程差Δr=2.1×10-6 m
所以N1= = =3.5
由此可知,从S1和S2到P点的路程差Δr是波长λ1的3.5倍,所以P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系知sin C=
得n'= =
由此可知,B光在空气中的波长
λ3=n'λ介= ×3.15×10-7 m=5.25×10-7 m
第1讲 描述运动的基本概念
所以N2= = =4
所以用B光进行实验时,P点为亮条纹。
第1讲 描述运动的基本概念
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