2018-2019新设计物理选修3-4鲁科版（优课件+精讲义+优习题）：第5章　光的干涉　衍射　偏振 (共7份打包)

一、光的干涉 1．产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光． 2．产生明暗条纹的条件：两个完全相同的光源，当Δs＝kλ时出现明条纹；当Δs＝(2k－1)时出现暗条纹(其中k＝0，1,2，…)． 相邻亮(或暗)条纹间距：Δy＝λ 3．双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时中央为白条纹，两侧为彩色条纹． 4．双缝干涉法测光波的波长：根据相邻亮(或暗)条纹间距Δy＝λ，得：λ＝. 5．薄膜干涉 (1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的． (2)同一条纹上的点厚度相同，所以若用竖直放置的肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹． 例1　如图1所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是(　　) 图1 A．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长 B．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长 C．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短 D．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短 解析　由题图知甲图中条纹间距大，由Δy＝λ可知，在l和d相同的情况下，Δy大，则λ大；Δy小，则λ小；所以题图乙中所用单色光波长较短，因紫光比绿光波长短，故选项C正确． 答案　C 例2　用双缝干涉测光的波长．实验装置如图2甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100mm，双缝与屏的距离L2＝700mm，双缝间距d＝0.25mm.用测量头来测量亮条纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数． 图2 (1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数y1＝________mm、对准第4条时读数y2＝________mm. (2)写出计算波长λ的表达式，λ＝________(用符号表示)，λ＝________nm(保留三位有效数字)． 解析　(1)y1＝2mm＋19.0×0.01mm＝2.190mm y2＝7.5mm＋36.8×0.01mm＝7.868mm (2)相邻两条亮条纹间距Δy＝， 由Δy＝λ得波长λ＝＝ 代入数据，得λ＝m ≈676×10－9m＝676nm. 答案　(1)2.187～2.193　7.867～7.873 (2)　676 例3　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(黑色部分表示亮条纹)．则在下面的四个图中，哪个图是蓝光形成的干涉图样(　　) 解析　双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，随着波长越短，则条纹间距越小，故A、C是双缝干涉的图样，其中A是蓝光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，C是红光的干涉条纹；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故B、D是衍射图样，紫光波长较短，则中央亮条纹较细，故B是紫光的衍射条纹，D是黄光的衍射条纹．故A正确，B、C、D错误． 答案　A 二、几何光学和光的本性的结合 　几何光学和光的本性(例如干涉、衍射等)结合点是折射率n和光的频率f，折射率n和f间虽然不存在公式关系，但它们的大小存在对应关系：频率f越大，折射率n越大，再由c＝λf找出与波长的关系，由波长关系可联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用． 例4　在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．假设一束复合激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图3所示．下列说法中正确的是(　　) 图3 A．图中光束①是红光，光束②是蓝光 B．在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度快 C．若光束①、②先后通过同一单缝衍射装置，光束①的中央亮纹比光束②的窄 D．若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽度比光束②的宽 解析　①光的偏折程度越大，则其折射率越大，因为蓝光的折射率大于红光的折射率，所以①是蓝光，②是红光，故A错误；根据v＝知，蓝光的折射率大，在介质中的速度小，则光束①比光束②传播速度慢，故B错误；②的折射率较小，频率较小，波长较长，波动性较强，所以②的衍射和干涉条纹较宽，故C正确，D错误． 答案　C 图4 针对训练　如图4所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖，光