第4课时光的干涉衍射和偏振【导学目标】1•掌握光的干涉现象产生的条件， 特别是双缝干涉中出现明暗条纹的条件及判断方法2掌握光产生明显衍射的条件，以及衍射与干涉现象的区别 3掌握光的偏振现象，了解 偏振在日常生活中的应用.一、 光的干涉［基础导引］1 •在双缝干涉实验中，光屏上某点 P到双缝Si、S2的路程差为7.5X 10「7 m，如果用频率6.0X 1014 Hz的黄光照射双缝，试通过计算分析 P点出现的是亮条纹还是暗条纹.2. 描绘地势高低可以用等高线， 描绘静电场可以用等势线， 薄膜干涉条纹实际上是等厚线，同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的•利用光的干涉检查平整度时，观察到了 干涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的走向，因而不难判断被检测平面的凹下或凸出 的位置•为什么薄膜干涉条纹是等厚线？［知识梳理］1 •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 的相干光波.屏上某点到双缝的路程差是 时出现亮条纹；路程差是半波长的 时出现暗条纹•相邻的明条纹 （或暗条纹）之间的距离 Ax与波长 入双缝间距d及屏到双 缝的距离I之间的关系为 •2 •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）条纹上所对应的薄膜厚度 •特别提醒 1•只有相干光才能形成稳定的干涉图样.2•单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹.二、 光的衍射［基础导引］太阳光照着一块遮光板，遮光板上有一个较大的三角形孔•太阳光透过这个孔，在光屏上形成一个三角形光斑•请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形 将怎样变化？说出其中的道理.［知识梳理］1 •光 的现象叫光的衍射.2・发生明显衍射的条件：只有在障碍物的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多的条件下， 才能发生明显的衍射现象.3•泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑 （在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 ）•特别提醒 1•光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同.2•区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方 面加以区分.三、 光的偏振［基础导引］市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片.偏振片与普通的有色玻璃片相比有什么优点？ 安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？利用偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检 测？［知识梳理］1偏振：光波只沿 的方向振动，称为光的偏振.2•自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿 振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 都相同，这种光叫做自然光.3. 偏振光：在 于传播方向的平面上， 只沿某个特定方向振动的光， 叫做偏振光.光的偏振证明光是 •自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.特别提醒 1•自然光通过偏振片后，就变成了偏振光.2 .平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光课堂探究・突破考点先擞后听共岡探兗规律方宙考点一光的干涉【考点解读】1. 明暗条纹的判断方法(1) 单色光a.如图1所示，光源Si、S2发出的光到屏上 P点的路程差 巾一ri= k ?(k= 0,1,2…)时，光 屏上出现明条纹.b .光的路程差 匕一ri = (2k+ 1)扌(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.(3) 中央条纹为明条纹.2. 双缝干涉是等间距的，相邻明条纹 (或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下).利用双缝干涉实验可测量光波的波长.3. 薄膜干涉(1) 如图2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.(2) 光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA'和后表面BB '分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.(3 )原理分析①单色光图2a.在P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 &等于波长的整数倍.Ar = n ?(n= 1,2,3…)，薄膜上出现明条纹.b .在Q处，两列反射回来的光波的路程差 A等于半波长的奇数倍. A = (2n + 1)f(n =0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹.②白光：薄膜上出现水平彩色条纹.4. 薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图 3所示，两板之间形成一楔形空气膜, 用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们 会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不 平整，则干涉条纹发生弯曲.【典例剖析】例1如图4所示，在双缝干涉实验中， ◎和S2为双缝，P是光屏的一点，已知P点与Si、S2距离之差为2.1 X 10-6 m,分别用A、 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问 P点是亮条纹还是暗条纹？(1) 已知A光在折射率为n= 1.5的介质中波长为4X 10「7 m；(2) 已知B光在某种介质中波长为 3.15 X 10「7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为 37°(3) 若让A光照射S1, B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.跟踪训练1如图5所示，在双缝干涉实验中，已知 SS= SS2,且S2到光屏上P点的路程差 Ar = 1.5 X 10_6 m.(1) 当S为 L 0.6卩的单色光源时，在 P点处将形成 条纹.(2) 当S为 匸0.5卩的单色光源时，在P点处将形成 条纹.(均选填“明”或“暗”)图5例2用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为 0.25 mm,在距离双缝为1.2 m处的光屏上，测得 5条亮纹间的距离为 7.5 mm.求这种单色光的波长. 探究所得掌握条纹间距公式―入跟踪训练2薄膜干涉在科学技术上有很大应用.如图 6甲是干涉法检查平面示意图，图乙是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是 .(选填“上凸”或“下凹”)屮 乙图6考点二 衍射与干涉的比较 【考点解读】1. 衍射与干涉的比较两种比较项目单缝衍射双缝干涉不条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等同条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距占八、、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特别提醒 1•白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同.2 •区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等 方面加以区分.2. 干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射 条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理•在衍射现象中，可以认为从单缝通过两 列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹.【典例剖析】例3在杨氏双缝干涉实验中，如果 ( )A•用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B •用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C •用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D •用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹跟踪训练3在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样， 图7的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是A • a、 cmidD • b、d考点三光的偏振【考点解读】1. 偏振光的产生方式(1) 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，叫起偏器•第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器.(2) 自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直.注意 不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片， 偏振片并非刻有狭缝， 而是具有一种特征，即存在一个偏振方向， 只让平行于该方向振动的光通过， 其他振动方向的光被吸收 了.2・偏振光的理论意义及应用(1) 理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波•光的偏振现象说明光波是横波.(2) 应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.【典例剖析】例4 (1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是 现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是 现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是 现象.(2) 凡是波都具有衍射现象，而把光看作直线传播的条件是 要使光产生明显的衍射，条件是 •(3) 当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是 •⑷如图8所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片 P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明A组光的干涉图8跟踪训练4光的偏振现象说明光是横波•下列现象中不能反映光的偏振特性的是 ( )A •一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发 生变化B • 一束自然光入射到两种介质的分界面上， 当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是 90°时，反射光是偏振光C •日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰D •通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹即学即慈損升解題能力分组训练・提升能力1. 关于光的干涉，下列说法中正确的是 ( )A •在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B •在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽C •只有频率相同的两列光波才能产生干涉D •频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定2. 双缝干涉实验装置如图 9所示，双缝间的距离为 d，双缝到像 双缝 俾屏屏 线光源的距离为I，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条 纹•关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是 ( )A •若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不 清晰B •若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 C •若将双缝间距离 d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小D .若将双缝间距离 d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大 3•用如图10所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象•图 （a）是点燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液 薄膜的金属丝圈，将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋 转，观察到的现象是A •当金属丝圈旋转30。
时干涉条纹同方向旋转30 °B •当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90 °3(b)10C •当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30 °D •干涉条纹保持原来状态不变B组光的衍射和偏振 4•如图11所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片 P上，再使偏振片 Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是 （ ）「(图11A. 光屏N上光的亮度保持不变B. 光屏N上光的亮度会时亮时暗C .光屏N上有两条与偏振片 P、Q透振方向对应的亮线D .光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动5 •用单色光通过小圆盘和小圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，贝U （ ）A •用小圆盘时，图形中央是暗的，用小圆孔时，图形中央是亮的B •用小圆盘时，图形中央是亮的，用小圆孔时，图形中央是暗的C •两个图形中央均为亮点的同心圆形条纹D .两个图形中央均为暗点的同心圆形条纹课时规范训练（限时：30分钟）一、选择题1 .关于光的干涉现象，下列说法正确的是 （ ）A .在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现暗条纹B .在双缝干涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为 1个波长的某位置，将出现亮纹C .把入射光由黄光换成紫光，两相邻明条纹间的距离变窄D .当薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等2. 图1是双缝干涉实验装置的示意图， S为单缝，Si、为双缝，P p为光屏.用绿光从左边照射单缝 S时，可在光屏P上观察到干涉 左三 百& 右 条纹.下列说法正确的是 （ ） 员A .减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 图1B .增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大C .将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小D .将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大3. 在单缝衍射实验中，下列说法正确的是 （ ）A .其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B .其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C .其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D .其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽4. 下列有关光现象的说法正确的是 （ ）A .在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大B .以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C .紫光从空气射向水中，只要入射角足够大，就可以发生全反射D .拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度5. 如图2所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温 度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化， 光接收器接收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是 （ ）起偏器 检傭器光接收器• —光穩U 温度敏感光舒 U ―图2A .到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B .到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C .到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D •到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小图36•双缝干涉实验装置如图 3所示，绿光通过单缝 S后，投射到具 有双缝的挡板上，双缝 Si和S2与单缝的距离相等，光通过双 缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹•屏上 0点距双缝Si和S2的距离相等，P点是距0点最近的第一条亮条纹.如果将入射的单色光换成红光或蓝光， 讨论屏上0点及其上方的干涉条纹的情况是 (A . 0点是红光的亮条纹B . 0点不是蓝光亮条纹C .红光的第一条亮条纹在 P点的上方D .蓝光的第一条亮条纹在 P点的上方二、非选择题7•如图4所示，是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝 Si、S2,由3、S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长是 入屏上的P点到两狭缝Si、S2的距离相等，如果把 P处的亮条纹记作 0号条纹，由P向上数，与0号亮 条纹相邻的亮纹依次是 i号条纹、2号条纹……则 Pi处的亮纹恰好是io号条纹•设直线SiPi的长度为Li , S2P1的长度为L2，则L25-禺H二—1激光—Li等于多少?复习讲义基础再现基础导引 1•暗条纹2•因为形成同一条干涉条纹的两列反射波的路程差一定，而且路程差的一半恰好是薄膜的 厚度，所以同一干涉条纹是等厚线.知识梳理 1•相同 波长整数倍 奇数倍 Ax= £入2•前后两面 相同d 、基础导引 起初小孔不太小时， 光沿直线传播，此时光斑随小孔尺寸减小而减小. 当小孔足够小时，光发生衍射，而且小孔越小衍射效果越强，此时光斑随小孔尺寸减小而增大.知识梳理 1•离开直线路径绕到障碍物阴影里三、基础导引两者的目的都是减少通光量，但普通带色玻璃改变了物体的颜色， 而偏振片却没有.安装镜片时，两镜片的透振方向应相互垂直.利用偏振镜片可以检验光波是不是横波， 可以检测某一光波是不是偏振波.知识梳理 1.某一特定 2. 一切方向强度 3.垂直横波课堂探究例1 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析解析 (3)若让A光和B光分别照射S1和S2,这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时 在光屏上只能观察到亮光.跟踪训练1 (1)暗(2)明例 2 3.9 X 10「7 m跟踪训练3 D例4见解析解析 (1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散，通过狭缝看 太阳光呈现的彩色是光的衍射现象.(2) 障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看作沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波 长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象.(3) 红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远.(4) 这个实验说明了光是一种横波.跟踪训练4 D分组训练1. C 2.BD 3.D 4.B 5.C课时规范训练1. BC2. B3. ACD4. A5．B6．AC7. 10 入。