(共51张PPT)
4.6 全反射与光导纤维
4.7 激 光
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.6~4.7
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念．
2．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题．
3．了解全反射棱镜和光导纤维．
4．认识激光和自然光的区别．
5．了解激光的特点和应用．
重点难点：全反射、临界角的概念和全反射的条件是重点，应用全反射分析解题是难点．
课前自主学案
一、研究光的全反射现象
1．光疏介质和光密介质的概念
两种不同的介质，折射率较小的介质叫做_______介质，折射率较大的介质叫做_____介质．
2．全反射现象
(1)全反射及临界角的概念
①全反射：光从______介质射入______介质时，当入射角增大到超过某一角度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回光密介质的现象．
光疏
光密
光密
光疏
②临界角：刚好发生全反射(即________等于90°)时的_________．用字母C表示．
(2)全反射的条件
①光从______介质射入_______介质．
②入射角____________临界角．
(3)临界角与折射率的关系
折射角
入射角
光密
光疏
大于等于
小
容易
越大
越小
容易
二、全反射现象的应用
1．解释全反射现象
(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了_________．
(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率_______，从远处物体射向地面的光线的入射角_______________时发生_______，人们就会看到远处物体的倒影．
全反射
小
大于临界角
全反射
2．全反射棱镜
(1)形状：截面为___________三角形的棱镜．
(2)光学特性
①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生________，光射出棱镜时，传播方向改变了________.
②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次________，使光的传播方向改变了__________.
③全反射棱镜的反射性能比镀银的平面镜________．
等腰直角
全反射
90°
全反射
180°
更好
三、光纤及其应用
1．光纤的构造
光导纤维(简称光纤)是非常细的特制玻璃丝，直径从几微米到几十微米之间，由内芯和外层透明介质两层组成．内芯的折射率比外套的_____，光传播时在内芯与外套的界面上发生_________．
2．光纤的原理：利用了_________原理．
3．光纤在医学上的应用
医学上把光纤束制成内窥镜，检查人体胃、肠、气管等器官的内部．利用光纤，还可以把激光导入人体内做肿瘤切除手术．
大
全反射
全反射
4．光纤通信
光纤通信先将_______信号转换为_____信号，利用光纤把_____信号输出；到接收端再将光信号还原为声音信号．光纤通信的主要优点：______大、能量损耗小、_____________强，保密性好等．
四、激光
1．激光的特性
(1)单色性好(相干性好)．所谓单色性好就是______单一．激光是颜色最纯的单色光．
(2)方向性好，或者说_________好，只向一定的方向发光．
声音
光
光
容量
抗干扰能力
频率
平行度
(3)亮度高
可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，一支仅为1 mW的氦—氖激光器的亮度要比地球上看到的太阳光亮约一百倍，而一台功率较大的红宝石巨脉冲激光器的亮度比太阳光要亮上百万倍，可以说，激光是现代最亮的光源．
2．激光的应用
(1)光纤通信
(2)激光测距
(3)激光写、读
由于激光的平行度好，激光可以会聚到一个很小的点上，利用激光可以在光盘上刻录密度很高的信息，也可以利用激光从VCD机、CD唱机或计算机的光盘上读出记录的信息，经过处理后还原成声音或图像．
(4)可用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以用激光做“________”切开皮肤、切除肿瘤．
光刀
(5)激光加工
将激光器发出的激光经光学系统聚焦后，在待加工的工件上形成密度很高、能量很大、直径很小的光斑，使受照部位迅速熔化或汽化，以完成规定的加工，包括切割、焊接、打孔、划片、整形、热处理和表面处理等．
3．全息照相
(1)普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，全息照相技术还可以记录光波的_______信息．
(2)全息照相的拍摄利用了光的__________，这要求参考光和物光具有很高的相干性，激光符合这个要求．
相位
干涉原理
核心要点突破
一、对全反射的理解
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质与光密介质的相对性：两种介质在不同的比较中结果可能不同，如水、水晶和金刚石．水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质．
2．全反射现象中的能量分配
入射光、反射光、折射光的方向变化及能量分配关系：(1)折射角随着入射角的增大而增大；(2)折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增加；(3)当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线能量减弱到零
(即折射角为90°)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象．
图4－6－1
二、全反射的应用
1．光导纤维
(1)作用：传递声音、图像及各种数字信号．
(2)原理：光的全反射．
(3)构造特点：双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小．
(4)优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强．
(5)实际应用：光纤通信、医用胃镜等．
2．全反射棱镜：横截面成等腰直角三角形的三棱镜．在玻璃内部，光射向玻璃与空气界面时，入射角大于临界角，发生全反射．与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%，由于反射面不涂敷任何反光物质，所以反射失真小．选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90°或180°，如图4－6－2甲、乙所示．
图4－6－2
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图4－6－3所示．方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生该效果的是( )
图4－6－3
图4－6－4
解析：选B.四个选项产生光路效果如图所示：
由图可知B项正确．
四、应用全反射解释自然现象
1．对“海市蜃楼”的解释
由于空中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”．在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象．这种景象的出现是有原因的．当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空的空气温度比空中低，空气的折射率下层比上层大．我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图4－6－5所示，下层的折射率较大．
图4－6－5
远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象．光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较高的下一层．在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像．这就是海市蜃楼的景象．如图4－6－6所示．
图4－6－6
2．对沙漠上、柏油路上的蜃景的解释
在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景(图4－6－7)，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及．
沙漠里的蜃景
图4－6－7
在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象．贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层空气的折射率小．从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样．
3．水或玻璃中的气泡为何特别明亮
由图4－6－8可知，也是光线在气泡的表面发生全反射的结果．
图4－6－8
课堂互动讲练
例1
全反射中折射率、临界角、波速、波长及频率的关系
已知介质对某单色光的临界角为θ，则
( )
A．该介质对此单色光的折射率等于1/sinθ
B．此单色光在该介质中的传播速度等于光在真空中传播速度的sinθ倍
C．此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的sinθ倍
D．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sinθ倍
【答案】 ABD
变式训练1 有三种均匀透明介质A、B、C，已知介质A对介质B来说是光疏介质，介质B对介质C来说是光密介质，介质C对介质A来说是光疏介质，同一束单色光在三种介质中的传播速度分别为vA、vB、vC.三种介质对同一单色光的折射率分别为nA、nB、nC，同一束光由三种介质射入真空时的临界角分别为CA、CB、CC，
(1)比较nA、nB、nC的大小关系；
(2)比较vA、vB、vC的大小关系；
(3)比较CA、CB、CC的大小关系．
答案：(1)nCvA>vB
(3)CC>CA>CB
全反射的应用
例2
图4－6－9
【自主解答】 如图4－6－10所示，过 O点作与MN成45°角的半径，沿该半径方向入射的光线AO，刚好与圆柱面垂直，不发生折射，沿直线射到O点，它与过O点的法线夹角刚好等于临界角45°，故AO光线是刚好能发生全反射的临界光线．
图4－6－10
【方法总结】 从上题中看到解决全反射问题的关键：(1)准确熟练地作好光路图；(2)抓住特殊光线的分析，如图中的光线A、C.求光线照射的范围时，关键是如何找出边界光线．如果发生全反射，刚能发生全反射时的临界光线就是一个边界光线，而另一光线要通过分析找出．
变式训练2 (2010年高考山东卷)如图4－6－11所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．
图4－6－11
(1)求该玻璃棒的折射率．
(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．
解析：如图所示，单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得C＝45°①
例3
下列说法正确的是( )
A．激光可用于测距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D．激光可用于全息照相，有独特的特点
激光的特点及应用
【精讲精析】 激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工，激光医疗，激光美容，激光武器等，B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确；由于激光亮度高、能量大，在动手术的同时，也能杀灭细菌，所以C正确．
【答案】 ACD
【方法总结】 激光的主要特点有三个：(1)平行性好；(2)相干性好(单色性好)；(3)亮度高．解题时要从题目提供的信息识别与激光的哪个特点对应，然后再进行判断．
变式训练3 在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性( )
A．亮度高
B．平行性好
C．单色性好
D．波动性好
解析：选C.频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共44张PPT)
4.3 光的衍射
4.4 光的偏振与立体电影
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.3~4.4
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.知道光的衍射现象及产生明显衍射的条件．
2．了解几种不同衍射现象的图样．
3．知道光的偏振现象及偏振是横波特有的性质．
4．理解偏振光与自然光的区别，了解光的偏振的应用．
重点难点：产生明显衍射的条件和对光的偏振现象的理解．
课前自主学案
一、光的衍射
1．研究光的衍射现象
(1)光在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物__________传播的现象，叫做光的衍射现象．
(2)光发生明显衍射的条件：障碍物、小孔和狭缝的尺寸可以与光的波长________，或者比光的波长____时，光才能产生明显的衍射现象，即光不再沿直线传播．通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸大于光的波长，观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的．
偏离直线
差不多
小
(3)光的衍射现象的几个实例
①圆孔衍射
当圆孔比较大时，光沿着直线通过圆孔，在屏上产生圆斑．当圆孔调到很小时，尽管圆斑的亮度有所降低，但是在屏上出现______________的圆环，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，且亮暗圆环宽度不同，如图4－3－1所示．
亮、暗相间
图4－3－1
②单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“______________________”的衍射条纹，与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮．如图4－3－2甲所示．
有明有暗，明暗相间
甲 乙
图4－3－2
③泊松亮斑：光照射到不透光的小圆板上时，在圆板阴影中心处出现的___________．如图4－3－2乙所示．
2．衍射光栅
实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加，光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的，它是由许多________的狭缝______地排列起来形成的光学仪器．
3．身边的光衍射现象
(1)蓝光经过刀片的边缘时发生衍射现象，见教材图4－23.
衍射亮斑
等宽
等距
(2)雨天的晚上透过眼镜片上的水滴看路灯，水滴的边缘有衍射条纹．
(3)眯缝着眼睛夜观星空，在视网膜上形成衍射斑．
(4)孔雀的羽毛在阳光下色彩斑斓．
二、光的偏振与立体电影
1．感知光的偏振现象及探究偏振片的原理
(1)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其光振动方向只沿着振片的____________，这种现象就叫光的偏振，这个方向叫做透振方向，这样的光叫偏振光．
特定方向
(2)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向沿一切方向振动的光，而且沿____________振动的光波强度都相同，这样的光叫自然光．
各个方向
图4－3－3
2．偏振现象在生产生活中的应用
(1)立体电影
(2)液晶显示屏
核心要点突破
种类
项目 单缝衍射 双缝干涉
不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 各纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度 中央条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，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
一、衍射现象与干涉现象的比较
特别提醒：(1)光的双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加．在双缝干涉实验中，光在通过其中的三个狭缝时，都发生了衍射而形成了三个线光源．所以，一般现象中既有干涉又有衍射．
(2)单缝衍射时，照射光的波长越长，中央亮纹越宽，所以衍射和干涉都能使白光发生色散现象，且中央为白光、边缘均呈红色．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，正确的是( )
A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹
B．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
D．单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹
解析：选AB.由双缝干涉和单缝衍射条纹特征可知A、B是正确的．
二、对光的直线传播与光的衍射的理解
1．对“光是沿直线传播”的理解
光的直线传播是一种近似的规律，具体从以下两个方面去理解：
(1)多数情况下，光照到较大的障碍物或小孔上是按直线传播的规律，在它们的后面留下阴影或光斑．如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环．
(2)光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物都比较大(比起光波波长来说)，衍射现象很不明显．光的传播可近似地看作是沿直线传播．所以，光的直线传播只是近似规律．
2．对明显衍射的理解
障碍物或孔的尺寸跟光的波长接近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射．对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．如图4－3－4所示，在挡板上开一个大小可以调节的小圆孔P，用点光源S照射小孔，小孔后面放一个光屏M，点光源和小孔的连线垂直于光屏，并与光屏交于其中心．当小孔的直径从1.0 mm逐渐减小到0.1 mm的过程中，在光屏上看到的现象将会是( )
图4－3－4
A．光屏上始终有一个圆形亮斑，并且其直径逐渐减小
B．光屏上始终有明暗相间的同心圆环，并且其范围逐渐增大
C．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的同心圆环
D．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的同心圆环
解析：选C.能观察到明显的衍射现象的障碍物或孔的尺寸应该小于0.5 mm. 本题小孔直径是从1.0 mm逐渐减小到0.1 mm的，所以在开始阶段没有明显的衍射现象，光基本上是沿直线传播的，因此在光屏上应该得到和小圆孔相似的圆形亮斑，当孔的直径减小到0.5 mm以下时，将发生较为明显的衍射现象，所以光屏上出现明暗相间的圆环；随着小孔直径的减小，光的衍射现象越来越明显，衍射图样的范围越来越大，相邻亮纹和相邻暗纹间的距离也逐渐增大，同时由于通过小孔的光能越来越少，所以衍射图样的亮度将变得越来越暗．根据以上分析，本题应选C.
三、光的偏振现象
1．偏振片是一种特殊的光学器件，由特定的材料制成．它上面有一个特殊的方向(透振方向)，只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片．
2．几个概念
(1)自然光——沿各个方向均匀分布振动的光．
(2)偏振光——沿着特定方向振动的光．
(3)起偏器——自然光通过后变为偏振光的偏振片．
(4)检偏器——检测投射光是否为偏振光的偏振片．
3．偏振原因：光是横波，是电磁波，场强E和磁感应强度B的振动方向均与波传播的方向垂直．所以光有偏振现象．
自然光经过反射或折射后会变成偏振光，如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为90°时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光．
光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此常将E的振动称为光振动．在与光传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向，光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光．光振动沿着特定方向的光就是偏振光．
四、偏振光的两种产生方式
1．让自然光通过偏振片．
2．自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．
特别提醒：平时我们所看到的光，除直接从光源射来的以外都是偏振光．
五、偏振光的应用
1．摄影技术中的应用
光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片．故人们把偏振滤光片叫做摄像机的“门卫”．
2．偏振光在汽车挡风玻璃上的应用
偏振片——汽车司机的福音．在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故．如果在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题．从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里，而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的灯照亮的路面和物体．
3．立体电影也是利用了光的偏振原理
图4－3－5
4．偏振太阳镜
5．液晶显示屏
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．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
解析：选D.偏振光具有的性质是光子的振动具有方向性．当两个偏振片的偏振方向夹角增大时，透射光的强度减弱；一束自然光入射到两种介质的表面时，一定有反射光线．如果折射光线与反射光线垂直，反射光为偏振光．在日落时分，由于反射光太强，偏振光强，加偏振片可以将反射的偏振光过滤，使图像清晰．通过手指间缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象，而不是偏振现象，所以D错误．
课堂互动讲练
例1
对发生明显衍射现象条件的理解
在单缝衍射实验中，下列说法正确的是
( )
A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽
【精讲精析】 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故B错误，A、C、D正确．
【答案】 ACD
【方法总结】 光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不发生之别．
变式训练1 抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图4－3－6所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则( )
图4－3－6
①这是利用光的干涉现象
②这是利用光的衍射现象
③如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
④如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
解析：选B.上述现象符合光的衍射产生的条件，故②正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故④也正确．
光的衍射与干涉的联系
例2
关于单缝衍射和双缝干涉，以下说法正确的是( )
A．单缝衍射和双缝干涉的图样完全相同
B．单缝衍射中央亮条纹的宽度和亮度都比双缝干涉大
C．产生衍射条纹的本质是光波的相干叠加
D．衍射条纹有单色和彩色两种，干涉条纹只能是单色的
【自主解答】 单缝衍射的图样是，中央条纹宽且亮，光强度主要集中在中央条纹，往两侧光强度很快减弱；双缝干涉图样中，中央亮条纹的宽度和两侧的亮条纹宽度相同，光强度相差不多，故选项A错误，选项B正确；将单缝看成是由许多点光源组成，这些点光源都是相干光源，它们发出的光相叠加就形成了衍射条纹，因此产生衍射条纹的本质是光波的叠加，选项C正确；用单色光照射单缝或双缝，就产生明暗相间的衍射条纹和干涉条纹；用白光照射时，它们都会出现彩色条纹，因此选项D是错误的．
【答案】 BC
【方法总结】 干涉和衍射现象从本质上看是有联系的，但从产生条件和图样上看二者有显著的不同，在实际问题中要注意区分它们．
变式训练2 关于光的干涉、衍射及其应用，下列说法中正确的是( )
A．在光的干涉和衍射现象中，都出现明暗相间的单色条纹或彩色条纹，因此干涉现象和衍射现象是相同的
B．水面上的油层在阳光的照射下出现彩色条纹是干涉现象，泊松亮斑是衍射现象
C．增透膜增加透射光，减小反射光是利用了光的干涉
D．激光防伪商标，看起来是彩色的，这是光的干涉现象
解析：选BCD.光的干涉和衍射虽然有很多共性，但属于不同的光现象，A项错误；油膜的彩色条纹是薄膜干涉产生的，泊松亮斑是很小的圆斑，是光衍射产生的，B项正确；增透膜的作用是增加透射光的强度，减小反射光的损失，厚度应等于光波在膜中波长的1/4，其原理利用了光的干涉，C项正确；激光防伪商标的彩色条纹是薄膜干涉引起的，D项正确．
如图4－3－7所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )
图4－3－7
例3
对光的偏振现象的认识
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
【精讲精析】 自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光，从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，亦即D对．
【答案】 BD
【方法总结】 自然光通过偏振片后，变为偏振光．前面的偏振片称为起偏器，后面的偏振片称为检偏器，转动后偏振片，屏上光的强度有变化，说明两偏振片之间的光为偏振光．
变式训练3 在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
解析：选BD.P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转化为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，光通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，光通过Q的光强最小，即无论旋转Q或P，屏上的光强都是时强时弱的，所以选项B、D正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共28张PPT)
4.2 用双缝干涉仪测定光的波长
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.2
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.理解用双缝干涉测光的波长的原理和方法．
2．了解光的干涉图样的特点．
重点难点：理解本实验的原理并会根据实验数据计算波长．
课前自主学案
三、实验原理
1．如果双缝光源的相位相同，双缝到屏上任一点P的路程差__________________时，加强(亮条纹)；_______________________时，减弱(暗条纹)．屏上应出现明暗相间的条纹．
2．光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面空间相互叠加，会发生干涉现象．若用单色光照射，在屏上会得到明暗相同的条纹；若用白光照射，可观察到屏上出现彩色条纹．
等于波长的整数倍
等于半波长的奇数倍
四、实验步骤
图4－2－1
1．按图4－2－1所示安装仪器．
2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上．
3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(或绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)．
6．换用另一滤光片，重复步骤(3)(4)，并求出相应的波长．
五、注意事项
1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆卸遮光筒、测量头等元件．
2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软布轻轻擦去．
3．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行．
4．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．
5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致；故应正确调节．
核心要点突破
2．用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹间距Δx红最大，紫光的干涉条纹间距Δx紫最小，则可知：λ红大于λ紫，红光的频率f红小于紫光的频率f紫．
3．两条相邻的明(暗)条纹间的距离Δx用测量头
(如图4－2－2所示)测出．测量时，应使分划板中心刻度线对齐条纹的中心，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a2，两次读数之差就是相邻两条纹间的距离，即Δx＝|a1－a2|.由于相邻条纹间距Δx很小，直接测量相邻的两条条纹间距相对误差会很大，通常测出n条明(暗)条纹间的距离a，再推算相邻两条明(暗)纹间的距离Δx＝a/(n－1)．
图4－2－2
即时应用(即时突破，小试牛刀)
单色光照射双缝，双缝间距为0.6 mm，双缝到屏幕的距离为1.5 m．今测得屏幕上7条明条纹之间的距离为9 mm，则此单色光的波长约为多少？
答案：6×10－7 m
课堂互动讲练
例1
双缝干涉的图样
如图4－2－3所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( )
图4－2－3
A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
【答案】 A
变式训练1 用包括红、绿、紫三种色光的复色光做光的双缝干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是( )
A．红色条纹
B．绿色条纹
C．紫色条纹
D．三种色光的干涉条纹到中心条纹的最近距离都相等
解析：选C.不同色光波长不同，红光波长最长，紫光波长最短；双缝干涉中条纹间距与光波长成正比．双缝干涉现象中将在光屏上产生明、暗相间的干涉条纹，条纹间距与光波长成正比，中心处应该是三种单色光的干涉，中央明纹叠加，形成复色光条纹，考虑到紫光波长最短，紫光的干涉条纹间距最小，所以，靠中心条纹最近的应该是紫色条纹．
实验数据的处理及原理的应用
例2
(2011年北京西城区模拟)在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图4－2－4甲)，并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作．
图4－2－4
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm；
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm.
【答案】 (1)15.02 (2)2.31 6.6×102
变式训练2 某同学在做双缝干涉实验时，测得双缝间距d＝3.0×10－3 m，双缝到光屏间的距离为1 m，两次测量头手轮上的示数分别为0.6×10－3 m和6.6×10－3 m，两次分划板中心刻线间有5条亮条纹，求该单色光的波长．
答案：4.5×10－6 m
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共57张PPT)
4.5 光的折射
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.5
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.通过实例和实验探究掌握光的折射定律．
2．理解折射率的定义及其与光速的关系．
3．学会用插针法测定介质的折射率．
重点难点：理解折射率的定义，会用光的折射处理问题．
课前自主学案
一、探究光的折射定律
1．反射和折射：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回第1种介质，这个现象叫做__________，另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫做__________．
光的反射
光的折射
图4－5－1
注意：在光的反射现象和光的折射现象中，光路都是可逆的．
二、折射率
1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，__________的正弦与__________的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n来表示．
2．物理意义：对不同的介质来说，_________是不同的，它是一个反映介质的光学性质的物理量，折射率越大，光线从空气射入这种介质时________的角度越大．
入射角
折射角
折射率
偏折
注意：任何介质的折射率均大于1，空气的折射率近似等于1.
插针法
3．实验步骤
(1)把白纸铺到木板上，玻璃砖平放到白纸上，用铅笔描出玻璃砖的两条平行边aa′和bb′；之后将玻璃砖移走．
(2)画出法线NN′，在AO与aa′的夹角为45°的地方画出一条入射光线AO.
(3)在入射光线AO上的适当位置插上两枚大头针P1和P2.
图4－5－2
(4)把玻璃砖放回原位，视线透过玻璃砖观察，在与大头针P1、P2的像成一条直线的玻璃砖另一侧再插上两枚大头针P3和P4.使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像．
(5)移走大头针和玻璃砖，将针孔P3、P4用直线连接起来，并延长，与bb′交于O′，连接OO′，得到折射光线OO′.
(6)分别用量角器量出入射角∠NOA和折射角∠N′OO′，从三角表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中．
(7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格．
(8)得出不同入射角时的正弦比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃的折射率．
核心要点突破
一、对折射定律的理解
1．注意光线偏折的方向：如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)．
三、视深问题
如图4－5－3所示，某水池实际深度为h，垂直于水面往下看，视深度是多少？(设水的折射率为n)设S为水池底的一点光源，在由S发出的光线中选取一条垂直于水面MN的光线，由O点射出；另一条与SO成极小角度，从S射向水面的A点，由A点折射到空气中，因入射角极小，故折射角也极小(之所以如此假设，是因为对能进入眼睛的由光点发出的发散光束来说极小)，那么进入眼中的两条折射光线的反向延长线交于S′点，该点即为我们看到的水池底部发光点S的像点．S′点到水面的距离为h′，即为视深度．
图4－5－3
由图中可以看出视深度变小了，由几何关系有：
分析光的折射时，一般需作出光路图，以便于应用折射定律及光路图中提供的几何关系来解答．在实际应用中，常见的方法是：①三角形边角关系．②近似法，即利用小角度时，θ≈tanθ≈sinθ的近似关系求解．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图4－5－4所示．设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则( )
图4－5－4
A．na>nb
B．naC．va>vb
D．va解析：选AD.从题图中得知，玻璃对a光的折射率大，a光在玻璃中的传播速度小．
四、测玻璃折射率的注意事项
1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要大一些．
2．入射角应适当大一些，不宜太大，也不宜太小．
3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
4．实验中玻璃砖与白纸的位置不能改变．
5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，对一块两面平行的玻璃砖用“插针法”找出入射光线对应的折射光线，现在有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图4－5－5所示的四组插针结果．
(1)从图中看肯定把针插错的同学是：________.
(2)从图中看，测量结果准确度较高的同学是：________.
图4－5－5
解析：(1)光线经过平行玻璃砖，先偏向法线，后偏离法线，射出后传播方向不变，发生侧移．由此知插错的是乙同学．
(2)入射角较大，同侧大头钉距离越大时，测量误差越小．所以丁图准确度较高．
答案：(1)乙 (2)丁
课堂互动讲练
例1
折射定律的定性分析
【精讲精析】 介质的折射率仅与介质本身及光的颜色有关，与入射角或折射角的大小无直接关系，故A、B均错；介质折射率取决于介质和光的颜色，无光照射时，介质仍为原介质，折射率不会等于零，任何介质的折射率均大于1，故C错；光由一种介质进入另一种介质中时，对于不同颜色的光，入射角相同时，折射角不同，故D正确．
【答案】 D
【方法总结】 解题时应把握以下两点：
(1)对于同一色光，介质的折射率由介质本身决定，与其他因素无关．
(2)对于不同的色光，介质的折射率不同．
变式训练1 一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是( )
A．小于40° B．在40°与50°之间
C．大于140° D．在100°与140°之间
解析：选D.因为入射角40°，反射角也为40°，根据折射定律折射角小于40°，所以反射光线与折射光线的夹角在100°与140°之间．
折射率的计算
例2
一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点，求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
【精讲精析】 题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线．由此可作出符合题意的光路图(如图4－5－6所示)．在作图或分析计算时还可以由光路的可逆性，认为“由人眼发出的光线”折射后恰好到达筒侧最低点．
图4－5－6
【方法总结】 审清题意，规范、准确地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键，从规范的光路图上找准入射角和其对应的折射角．培养灵敏的几何意识，找准几何关系是正确解题的关键．必要时可应用光路的可逆性辅助做题．
变式训练2 如图4－5－7所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为( )
图4－5－7
折射定律的应用
例3
图4－5－8
图4－5－9
【答案】 23.1 cm
【方法总结】 处理这种光的折射问题的一般思路为：
(1)根据题意画出正确的光路图．
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角．
(3)利用折射定律、折射率等公式列式求解．
图4－5－10
解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，
答案：60°
用插针法测玻璃的折射率
例4
某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图4－5－11所示，则( )
图4－5－11
A．AO与O′B两条直线平行
B．AO与O′B两条直线不平行
C．他测出的折射率偏大
D．他测出的折射率不受影响
【答案】 BD
【方法总结】 利用插针法确定光的入射点和出射点，从而确定入射光线和折射光线，此方法适用于平行玻璃砖、棱镜、圆柱形玻璃体等．
变式训练4 (2011年哈尔滨高二检测)用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓，如图4－5－12所示．
图4－5－12
(1)在图中画出所需的光路；
(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是________，________，在图上标出它们；
(3)计算折射率的公式是n＝________.
解析：(1)如图，过P1、P2作直线交AB于O，过P3、P4作直线交AC于O′，连接OO′就是光在棱镜中的光路图．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共38张PPT)
4.1 光的干涉
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.1
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．
2．理解杨氏双缝干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．理解薄膜干涉的原理并能解释一些干涉现象．
4．了解相干光源，掌握干涉条件．
重点难点：杨氏双缝干涉实验是重点，亮暗条纹产生的原因是难点．
课前自主学案
一、杨氏双缝干涉实验
1．频率相同的两列波叠加时，空间某些区域的振动______，另一些区域的振动_______，这种现象叫做波的干涉．
2．双缝干涉图样的特点
(1)单色光产生的干涉条纹都是_______的________的条纹，且中央为________．当两缝到屏上某点的路程差为半波长_______时，该处出现亮条纹；当路程差为半波长_______时，该处出现暗条纹．
加强
减弱
等间距
明暗相间
亮条纹
偶数倍
奇数倍
(2)用白光做双缝干涉实验产生_________且中央为________．
3．如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做___________．
二、奇妙的薄膜干涉
薄膜干涉的成因：竖直放置的肥皂液膜由于受重力的作用，________________，因此，在膜上不同位置，来自前后两个面的光所走的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现暗条纹，因此，薄膜上出现了亮暗相间的烛焰的像．
彩色条纹
白色
相干光源
下面厚，上面薄
图4－1－1
核心要点突破
一、对光的干涉的理解
1．光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象．
如图4－1－2所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近．如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的．这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹．
图4－1－2
2．干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源．
3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因
由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )
A．手电筒射出的光不是单色光
B．干涉图样太细小看不清楚
C．周围环境的光太强
D．这两束光为非相干光源
解析：选D.两束光的频率不同，不能满足干涉产生的条件，即频率相同的要求，所以看不到干涉图样．
二、屏上某处出现明、暗条纹的条件
同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现明条纹的条件是：
路程差δ＝kλ，k＝0,1,2，…
出现暗条纹的条件是：
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
三、对相干光源的理解及相干光源的获得方法
1．光源的特殊性
干涉是波的特有现象，只有频率相同且相位差恒定的波源才能产生干涉现象．这种波源叫做相干波源．对于水波或声波，相干波源是容易得到的，但要找到符合条件的两个相干光源却很困难．对于不同的光源即使看起来颜色相同，也看不到光的干涉现象，因为它们都是独立发光的；即使同一光源的两个发光部分，我们也无法使它们具有相同的频率和恒定的相位差，也不能形成稳定的干涉图样．
2．相干光的条件
(1)频率相同；
(2)振动方向相同；
(3)相位差恒定．
同时满足这三个条件的光称为相干光，发出相干光的两个光源称为相干光源．
3．相干光的获得
(1)利用激光．激光是一种人造相干光源，其单色性极好．
(2)分光法：设法将同一束光分成两束，因这两束光都来源于同一光源，满足相干条件．如双缝干涉是光源发出的光先经单缝(相当于光源)，再经双缝(相当于相干光源)后叠加产生的．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．以下两个光源可作为相干光源的是( )
A．两个相同亮度的烛焰
B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡
D．出自一个光源的两束光
解析：选D.相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，只有D选项符合条件．
3．对“增透”的理解：两束反射光相互抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强．增透膜是通过“消反”来确保“增透”的．
课堂互动讲练
例1
对相干条件的考查
能产生干涉现象的两束光是( )
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯泡发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光
【精讲精析】 只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光波，在它们相遇的空间里能够产生稳定的干涉，观察到稳定的干涉图样，但是，光波并不是一列连续波，它是由一段段不连续的具有有限长度的所谓“波列”组合而成的，并且波动间的间歇也是不规则的．两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在)，也不能保持有恒定的相差．因此，为了得到相干光波，通常是把同一光源发出的一束光分成两束．杨氏双缝干涉实验中，在光源和双缝间设置一个狭缝，就是让点光源发出的一束光，先经第一个缝产生衍射，使得由双缝得到的两束光成为相干光．
光源发光是以原子为发光单位的，由前面的分析可知，我们无法使两只完全相同的灯泡、同一光源的两个发光部分发出频率相同、相差恒定的光．这样的光源不会产生稳定的干涉现象，无法观察到干涉图样．所以应选B.
【答案】 B
【方法总结】 明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确判断的关键．该识记必须记住．
变式训练1 光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现( )
A．黄色的干涉条纹
B．红绿相间的条纹
C．黑白相间条纹
D．无干涉条纹
解析：选D.红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象．
明、暗条纹条件的应用
例2
在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是( )
A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
C．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹
【答案】 C
【方法总结】 判断屏上某点条纹的明暗情况，关键看该点到双缝的路程差(光程差)与半波长的比值，若为偶数倍，则该点为亮条纹；若为奇数倍，则该点为暗条纹．熟记双缝干涉实验中屏上某点出现明、暗条纹的条件是正确解决此类问题的关键．
变式训练2 如图4－1－4所示，在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则( )
图4－1－4
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略上移
D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略下移
解析：选D.S稍向上移，则SS1的间距稍减小，SS2的间距稍增大，从S发出的光到达S2稍滞后些，则由S发出的光经S1、S2后到达光屏上光程差为零的点必在P点的下方．
薄膜干涉的应用
例3
劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4－1－5甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两块纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )
图4－1－5
A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
【精讲精析】 抽去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势减缓，相同水平距离上，劈形厚度变化减小，以至于干涉时光程差减小，条纹变宽，数量减少(变疏)，故选项A正确．
【答案】 A
【方法总结】 对于薄膜干涉类问题，关键要能识别发生干涉的薄膜的前后两表面，然后结合题给信息分析求解．
变式训练3 如图4－1－6所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用的单色光是用普通光加滤光片产生的．检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光叠加而成的( )
图4－1－6
A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
解析：选C.薄膜干涉是透明介质形成厚度与光波波长相近的膜的两个面的反射光叠加而成的．垫上薄片，a的下表面和b的上表面之间的空气膜发生干涉．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用
