2012届高考物理第一轮复习-光学(2)导学案.doc

2012届高三物理一轮复习导学案
十四、光学（2）

【课题】光的干涉、衍射等现象
【目标】
1、了解光的干涉、衍射和偏振现象。知道产生干涉、衍射现象的条件。
2、学会用双缝干涉测定光的波长。
【导入】
一、光的干涉
激光
P1
S2
S1
P
P2
挡板
δ
屏
频率相同、振动情况相同的两列光波相叠加，某些区域的光得到加强，另一些区域的光得到减弱，并且光被加强和减弱的区域互相间隔的现象称为光的干涉现象．
1、双缝干涉
当两列相干光波到达某点的路程差为半波长的偶数倍时，该处的光互相加强，出现明条纹，当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时，该处的光互相削弱，出现暗条纹；在狭缝间距d和狭缝与屏间的距离l不变的条件下，相邻两明（或暗）条纹间距△x与单色光波长λ成正比．即△x=lλ/d。
2、薄膜干涉
由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成，劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，应用于“干涉法检查平面”；透镜增透膜的最小厚度是透射光在薄膜中波长的1/4倍．
二、光的衍射现象
1、产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长小．
2、干涉现象与衍射现象的区别与联系：
（1）产生的条件不同：干涉是两束相干光的叠加，衍射是无数束光的叠加．
（2）出现的现象不同，单色光双缝干涉图样是以中央明纹为中心在两边对称等距排列的条纹，亮度比较均匀；单缝衍射的图样是间距不等的明暗条纹，中央最宽最亮，两旁的亮条纹强度递减。

三、光的偏振
1、定义：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿一个特定方向振动的光，叫做偏振光．
2、偏振光的理论意义和实际应用
（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一种横波
（2）、应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等等．
说明：除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，人们通常看到的绝大部分光都是偏振光．
四、激光的特性及其应用：激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：
（1）是相干光。由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。
（2）平行度好。传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。还能用于在VCD或计算机光盘上读写数据。
（3）亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。可以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。利用激光产生的高温高压引起核聚变。
【导研】
[例1] (2008年镇江市高三年级教学调研测试)某同学自己动手利用如图所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：
（A）该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上出现不等间距条纹；此条纹是由于 产生的；
（B）移去A后，遮住缝S1或缝S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑．出现以上实验结果的主要原因是 ．

[例2] 如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（ ）
A、牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉形成的
B、牛顿环是由透镜上表面的反射光和平面玻璃下表面的反射光发生干涉形成的
C、若透镜上施加向下的压力，当压力逐渐增大时，亮环将向远离圆心方向平移
D、若透镜上施加向下的压力，当压力逐渐增大时，亮环将向靠近圆心方向平移

[例3] 部分电磁波的大致波长范围如图所示，若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象，可选用_____波段的电磁波，其原因是
_______________________________________。

[例4] 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有（ ）
A.在衍射图样的中心都是亮斑
B.泊松亮斑中心亮点，周围的暗环较宽
C.如图是小孔衍射的衍射图样
D.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑

[例5]（1）下列应用激光的实例中，正确的是 ( )
A．利用激光进行通信 B．利用激光加工坚硬的材料
C．利用激光进行室内照明 D．利用激光进行长距离精确测量

（2）激光技术是在1960年发明的，关于激光下列说法正确的是（ ）
A．激光应用于光纤通讯，是因为它的单色性好，是相干光，利于调制
B．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度
C．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D．能利用激光测量地、月的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射

【导练】
1、抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化( )
A．这主要是光的干涉现象 B．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
C．这主要是光的衍射现象 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细

2、(2008届苏州五市三区教学调研测试卷)下列关于光的认识，正确的是（ ）
A．光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动性，还说明了光是横波；
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度；
C．爱因斯坦提出的光子说否定了光的波动说；
D．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性

3、（09·福建）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
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

5、（1）光的干涉和衍射说明了光具有______性，露珠呈现彩色属于光的________现象，利用双缝干涉测光的波长原理表达式为________；全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的________性； 海豚定位利用了自身发射的________波。

（2）如图所示，分别是红光、蓝光通过同一双缝干涉仪器形成的双缝干涉图样和黄光、紫光通过同一单缝形成的单缝衍射图样．则（1）、（2）、（3）、（4）四个图样中的亮条纹的颜色依次是 ______________________

6、在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障碍物应是（黑线为暗纹）
A．很小的不透明的圆板 B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明圆板 D．很大的中间有小圆孔的不透明圆板

7、以下说法正确的有（ ）
A、光的干涉、衍射和康普顿效应说明了光具有波动性
B、水面上油膜呈现彩色属于光的干涉现象
C、在双缝干涉测光的波长实验中，利用相同的装置测蓝光和绿光波长，绿光和条纹间隔比蓝光大。
D、全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的平行性好
E、海豚定位利用了自身发射的超声波，雷达定位利用了自身发射的电磁波
F、光从折射率为1.3的水中，向折射率为2的玻璃中入射会发生全反射
G、光从折射率为1.3的水中，向折射率为2的玻璃中入射波长会变短

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