(共31张PPT)
第四章 光及其应用
第一节 光的折射定律
一、光的折射定律
1．填一填
(1)光在均匀的介质中是沿着 传播的。
(2)光的反射和折射：当光遇到不同介质的分界面时，一部分被反射回原来的介质中，发生光的 ，另一部分进入不同介质后偏向另一个方向传播，发生光的 。
直线
反射
折射
同一平面内
两侧
正比
显微镜
2．判一判
(1)当光发生漫反射，反射角不等于入射角。 ( )
(2)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化。 ( )
(3)在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的。 ( )
×
×
√
3．选一选 (多选)如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是 ( )
A．bO是入射光线 B．aO是入射光线
C．cO是入射光线 D．Ob是反射光线
解析：由于入射角等于反射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以aO、Ob应是入射光线或反射光线，PQ是法线。又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法线同侧，所以aO是入射光线，Ob是反射光线，Oc是折射光线。故B、D正确，A、C错误。
答案：BD
正弦值
正弦值
大于1
2．判一判
(1)光在某种介质中的传播速度越大，则该介质的折射率越大。 ( )
(2)光在真空中的传播速度最大。 ( )
(3)光在发生折射时，折射光的速度与入射光的速度相等。 ( )
3．想一想
一束白光通过玻璃三棱镜折射后在光屏上形成彩色光带，叫光的色散。若a、c是光带的两端，请问分别是什么颜色的光？
提示：c是红色光，a是紫色光。
×
√
×
探究(一) 光的折射和折射定律
[问题驱动]
有经验的渔民叉鱼时，不是正对着看到的鱼去叉，
而是对着所看到鱼的下方叉，如图所示。你知道这是为什么吗？
提示：人看到的鱼是由于折射而成的像，其位置在鱼的实际位置上方，如图所示。
[重难释解]
1．光的方向
光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化(斜射)，并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。
2．光的传播速度
光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面入射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，光传播的速度也发生变化。
3．入射角与折射角的大小关系
(1)光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不要一概而论，要视两种介质的折射率大小而定。
(2)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角，当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角。
典例1 如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井(水面在井口之下)，两井底部各有一只大小相同的青蛙，则 ( )
A．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
B．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
C．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星
D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星
[解析] 本题中由于井口边沿的约束，青蛙不能看到更大的范围，据此作出边界光线如图所示。
由图可看出α>γ，所以水井中的青蛙觉得井口小些；β>α，所以水井中的青蛙可看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D错误。
[答案] B
视野问题解题技巧
(1)确定谁约束了视野及视野内的边界光线。
(2)根据光的直线传播和光的折射定律作图。
(3)分析视角和视野的变化，得出结论。
[素养训练]
1．如图所示，一束激光照射在横截面为正 方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可 能是图中的 ( )
A．① B．②
C．③ D．④
答案：C
2．(2022·浙江1月选考)如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，b、c、d也会随之转动，则 ( )
A．光束b顺时针旋转角度小于Δθ
B．光束c逆时针旋转角度小于Δθ
C．光束d顺时针旋转角度大于Δθ
D．光束b、c之间的夹角减小了2Δθ
探究(二) 折射率的理解和计算
[问题驱动]
如下表所示是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射时的规律时得到的实验数据，请在表格基础上思考以下问题：
入射角i(°) 折射角r(°) i/r sin i/sin r
10 6.7 1.50 1.49
20 13.3 1.50 1.49
30 19.6 1.53 1.49
40 25.2 1.59 1.51
50 30.7 1.63 1.50
60 35.1 1.71 1.51
70 38.6 1.81 1.50
80 40.6 1.97 1.51
(1)随着入射角的增大，折射角怎样变化？
(2)当入射角与折射角发生变化时，有没有保持不变的量？
提示：(1)随着入射角的增大，折射角也增大。
(2)由表中数据可知，当入射角与折射角发生变化时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值保持不变。
典例2 (2022·江苏高考)如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角θ从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直，求：
(1)水的折射率n；
(2)两条折射光线之间的距离d。
[答案] (1)tan θ (2)Dtan θ
[素养训练]
1．(多选)光从真空射入某介质，入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中，折射角θ2也随之增大，则下列说法中正确的是 ( )
A．θ1∶θ2比值不变
B．sin θ1∶sin θ2比值不变
C．sin θ1∶sin θ2比值是一个大于1的常数
D．sin θ1∶sin θ2比值是一个小于1的常数
2.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加浸没液体时光刻胶的曝光波长为193 nm，则加入浸没液体时光刻胶的曝光波长约为 ( )
A．161 nm B．134 nm C．93 nm D．65 nm
3. 人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示，光线射在一
人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点。已知
光线的入射角为30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝
12 cm，求该人造树脂材料的折射率n。
一、培养创新意识和创新思维
(选自鲁科版新教材“物理聊吧”)早晨，当我们看到太阳刚刚升出地平线时，实际上太阳还在地平线以下。请解释这一现象。
提示：由于离地面越近，空气的折射率越大，故太阳光进入地球大气层后光线逐渐向下偏折，所以当我们看到太阳刚刚升出地平线时，实际的太阳还在地平线以下。
二、注重学以致用和思维建模
1. 如图所示为地球及其大气层，高空有侦察卫星A接收到地球表面P处发出的光信号，则A感知到的发光物应在 ( )
A．图中P点
B．图中P点靠近M的一侧
C．图中P点靠近N的一侧
D．以上位置都有可能
解析：由于大气层的存在，侦察卫星在A处接收到的P处发出的光信号的光路大致如图中实线所示，由图可知选项B正确，A、C、D错误。
答案：B (共34张PPT)
第四章 光及其应用
一、主干知识成体系
二、 迁移交汇辨析清
一、光的折射和全反射的综合应用
[典例1] (2022·湖南高考)如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n＝2，屏障间隙L＝0.8 mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。
(1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d；
(2)若屏障高度d＝1.0 mm，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元)。
[解题锦囊]
折射、全反射问题技巧
(1)找出发生全反射的临界边缘光线。
(2)画出光路图。
(3)应用几何知识建立关系式求解。
2．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O点的法线成θ角射入。CD为光学传感器，用以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随θ角变化的情况如图乙所示。现在将这种新材料制成的一根光导纤维束并将其弯成半圆形，如图丙所示，暴露于空气中(假设空气中的折射率与真空相同)，设半圆形光导纤维束的外径为R，光导纤维束的半径为r。求：
(1)这种新材料的折射率；
(2)用同种激光垂直于光导纤维的端面EF射入，若该束激光不从光导纤维的侧面外泄，则弯成的半圆形的外径R与光导纤维半径r应满足的关系。
二、光学器件对光路图的控制
平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折
圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折
[对点训练]
1．(2022·山东等级考)柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，AP长为R，AC与CO夹角45°，AC中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直AB面入射，器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在PM面全反射后，从OM面射出的光是(不考虑三次反射以后的光) ( )
A．仅有a光 B．仅有b光
C．a、b光都可以 D．a、b光都不可以
解析：当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。
当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为α，由几何关系得α＝45°。
三、光的干涉和衍射的综合
1．光的干涉和衍射的对比
对比项目 单缝衍射 双缝干涉
不
同
点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最亮 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 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
[典例3] (2022·山东等级考)(多选)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是( )
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
[对点训练]
1．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于 ( )
A．光的干涉、色散和衍射现象
B．光的干涉、衍射和色散现象
C．光的衍射、色散和干涉现象
D．光的衍射、干涉和色散现象
解析：在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象：瀑布溅起的小水滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象。
答案：A
2．在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆盘后，在光屏上得到甲、乙、丙、丁四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是 ( )
A．甲是单缝、乙是双缝 B．乙是双缝、丙是小圆孔
C．丁是小圆孔、甲是双缝 D．丙是小圆孔、丁是小圆盘
解析：根据衍射与干涉图样的区别：前者是中间亮条纹明亮且宽大，越向两侧宽度越小；后者条纹间距相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；小圆孔衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小孔衍射，由丁图中的泊松亮斑可知丁是小圆盘衍射图样。所以只有D是正确的。
答案：D
三、创新应用提素养
(一)光学知识的实际应用
1．以下实验或现象的原理与光学镜头上的增透膜的工作原理相同的是( )
A．图甲中，弯曲的水流可以导光
B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像
C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象
解析：增透膜的工作原理是利用光的干涉原理。题图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故A错误；题图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，故B错误；题图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，故C正确；题图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，故D错误。
答案：C
(二)应用干涉实验法研究材料的性质
2. 在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法。
A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，
B与A的上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜。
现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上
方观察到B板的亮度发生周期性的变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮。则 ( )(共27张PPT)
第二节 测定介质的折射率
?实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。
?实验步骤
1．将白纸用图钉钉在平木板上。
2.如图所示，在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。
3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′。
4．在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。
5．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向，连接OO′，线段OO′代表了光线在玻璃砖内的传播路径。
?误差分析
1．入射光线和出射光线确定的不够精确。因此要求插大头针时两大头针间距应稍大些。
2．入射角、折射角测量的不精确。为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱。
?注意事项
1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。
2．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。
3．在操作时，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．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。
(一)实验原理与操作
[典例1] 在“测定介质的折射率”的实验中：
(1)操作步骤如下：
①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。
②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐。
③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置。
④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中。
上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是___________________
______________________________________________________________。
(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1－sin θ2的图像如图所示。则下列说法正确的是________。
A．实验时，光线是由空气射入玻璃
B．实验时，光线是由玻璃射入空气
C．玻璃的折射率为0.67
D．玻璃的折射率为1.5
[解析] (1)本实验用插针法测量玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是：步骤②中，把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，应在白纸上画出玻璃砖的另一边bb′，作为玻璃砖与空气的下边界。步骤④中，连接P3、P4作为出射光线，还应作出玻璃砖中的折射光线，故应通过P3、P4的连线与bb′的交点，作出玻璃砖中的折射光线。
[对点训练]
1．用“插针法”测量透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果。
(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________。
(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________，计算玻璃砖的折射率的公式是__________。
(二)数据处理和误差分析
[典例2] 某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，铅笔，白纸。
(1)下列措施能够提高实验准确程度的是________。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________。
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线
的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交
于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，
如图所示，则玻璃的折射率n＝________。(用图中线段的字母表示)
[解析] (1)测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使插在玻璃砖同侧两枚大头针的距离大些都有利于提高实验准确程度，减小误差；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，故选项A、D正确，B、C错误。
[微点拨]
测定介质的折射率的技巧
(1)选择合适器材，如本题中玻璃砖和大头针的选择。
(2)以入射点为圆心，画出圆，则由测量角度转换为测量线段的长度，提高了测量的精确度。
[对点训练]
2.某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓(实线部分)如图所示。
(1)在图上画出对应的光路。
(2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB为分界面，需要测量的量是________、________，在图上标出它们。
(3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝________。
(4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置，底边仍重合)，若仍以AB为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
创新点(一) 实验原理、实验器材的创新
1.某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一个圆盘上，过圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，然后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。则：
(1)图中P3、P4两位置中对应的折射率较大的是________；
(2)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________。
[微点拨]
实验的创新点
(1)由测定玻璃的折射率改测定液体的折射率。
(2)获得入射光线、折射光线的方法发生了相应的变化。
创新点(二) 实验器材、实验数据处理的创新
2.某同学测定介质的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离为d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm。
此玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中传播速度v＝________m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字)。
[微点拨]
实验的创新点
(1)实验器材上利用了激光笔和带反射膜的玻璃砖来代替原来的插针法进行实验。
(2)求解折射率时，综合利用光的反射、光的折射及相关几何知识。 (共42张PPT)
第三节 光的全反射与光纤技术
一、光的全反射现象
1．填一填
(1)光密介质和光疏介质：折射率 的介质称为光密介质，折射率 的介质称为光疏介质。光密介质和光疏介质是 的。
(2)光的全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角且随入射角的增大而增大，当入射角达到一定角度，折射角变成90°，继续增大入射角，折射角将大于90°，此时入射光线 被反射回光密介质的现象。
(3)临界角：折射角等于 时的入射角，记作iC。
较大
较小
相对
全部
90°
光密
光疏
大于或等于
×
√
√
3．想一想
如图，让一束光沿着半圆形玻璃砖的半径射向玻璃砖，在底面上光发生反射和折射，逐渐增大入射角，为什么折射光线消失，只有反射光线？
提示：因为入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象。
二、光导纤维的工作原理和应用
1．填一填
(1)光导纤维是 原理的一个重要应用。
(2)构造：光导纤维简称光纤，沿垂直光纤轴向的两层结构，外层的折射率_____ 内层的折射率，当光在其中传输时，发生 。
(3)应用
①医学上用来检查人体消化道的 就利用了许多光纤组合成的光缆。
②光纤通信就是利用光纤传递信息的，其优点是：容量大， 小、抗干扰性强。
全反射
小于
内窥镜
衰减
全反射
2．判一判
(1)光导纤维内芯折射率比外套的折射率小。 ( )
(2)光在光导纤维中传播时会在内芯与外套的界面上发生全反射。 ( )
(3)容量大和抗干扰能力强都是光纤通信的优点。 ( )
×
√
√
3．选一选
光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输。若采用的光导纤维是由内芯和外套两层组成，下列说法正确的是 ( )
A．内芯和外套折射率相同，折射率都很大
B．内芯和外套折射率相同，折射率都很小
C．内芯和外套折射率不同，外套折射率较小
D．内芯和外套折射率不同，外套折射率较大
解析：光在光导纤维内传播而不折射出来，这是光在内芯和外套的界面上发生全反射的缘故，因而内芯的折射率一定大于外套的折射率，所以C正确。
答案：C
探究(一) 全反射现象的分析
[问题驱动]
光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象。
(1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？
(2)全反射发生的条件是什么？
提示：(1)下面的介质折射率大。
(2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角。
[重难释解]
1．判断全反射问题的方法
(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。
(2)明确入射角大于等于临界角。
2．全反射遵循的规律
发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。
3．从能量角度来理解全反射
当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角的增大，折射角也增大。同时折射光线强度减弱，即折射光线的能量减小，反射光线的能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线消失，反射光的能量等于入射光的能量。
[特别提醒]
(1)光疏介质、光密介质是对确定的两种介质而言的，只对一种介质，无法确定它是光疏介质还是光密介质。
(2)不同光的临界角：不同颜色的光由同一种介质射向空气或真空时，折射率越大的临界角越小，越易发生全反射。
典例1 (2022·广东高考)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。
解决全反射问题的基本思路
2．如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为α，折射角为β；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收。求光从玻璃射向空气时临界角θ的正弦值表达式。
探究(二) 全反射棱镜的原理和应用
[问题驱动]
如图为构成“潜望镜”的关键部件——全反射棱镜中的光路图。全反射棱镜应用了什么原理？
提示：全反射棱镜应用了光的全反射，必须要满足光发生全反射的条件。
[重难释解]
1．全反射棱镜的作用及应用
(1)作用：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜，全反射棱镜是一种特殊的棱镜，在光学仪器中用来改变光的方向。
(2)应用：对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消除多余的像。
2．应用实例
典例2 直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°，截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。
(1)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；
(2)不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
[素养训练]
如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，
已知棱镜材料的折射率为，则这束光进入棱镜后的光
路图应为 ( )
2. 一种“光开关”的核心区如图所示，其中1、2是两个
完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，两斜面平
行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介
质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则实现“开”功能，否则实现“关”功能。已知棱镜对单色光a的折射率为1.5，下列说法正确的是 ( )
A．单色光a在棱镜中的传播速度是在真空中的传播速度的1.5倍
B．若不充入介质，则实现“开”功能
C．若充入的介质相对棱镜材料是光疏介质，有可能实现“开”功能
D．若充入的介质相对棱镜材料是光密介质，有可能实现“关”功能
A．单色光a在棱镜中的传播速度是在真空中的传播速度的1.5倍
B．若不充入介质，则实现“开”功能
C．若充入的介质相对棱镜材料是光疏介质，有可能实现“开”功能
D．若充入的介质相对棱镜材料是光密介质，有可能实现“关”功能
探究(三) 光导纤维的原理和应用
[问题驱动]
如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成，内芯对光的折射率要比外套对光的折射率高。在制作光导纤维时，选用的材料为什么要求内芯对光的折射率要比外套对光的折射率高？
提示：光只有满足从光密介质射入光疏介质，才会发生全反射。而光导纤维要传播加载了信息的光，需要所有光在内芯中经过若干次反射后，全部到达目的地，所以需要发生全反射，故内芯对光的折射率必须要比外套对光的折射率高。
[重难释解]
1．光导纤维的构造
光导纤维一般由折射率较大的玻璃内芯和折射率较小的外层透明介质组成，如图所示。
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径在几微米到一百微米之间，外层包上折射率比它小的材料，再把若干根光纤集成一束，制成光缆，进一步提高了光纤的强度。
2．光导纤维的原理
全反射是光导纤维的基本工作原理。光在光纤内传播时，由光密介质射入光疏介质，若入射角i≥C(临界角)，光就会在光纤内不断发生全反射。
3.光导纤维的折射率
设光导纤维的折射率为n，入射光线的入射角为θ1，若进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示。
典例3 如图所示是一段长直光导纤维的简化图，光纤总长为L，已知光从左端射入光纤，在光纤的侧面上恰好能发生全反射，若已知该光纤的折射率为n，光在真空中传播速度为c，求：
(1)光在该光纤中传播的速度大小；
(2)光从左端射入最终从右端射出所经历的时间。
2. 如图所示，AB为光导纤维，A、B之间距离为s，使一束光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率。
一、培养创新意识和创新思维
(选自鲁科版新教材“物理聊吧”)美妙的彩虹，常引发人们产生美好的联想，被比喻为“天空的微笑”“相会的彩桥”等。通常能看见的彩虹是红色在外、紫色在内，这被称为“虹”。有时还能看见一组相对“虹”而言颜色较淡的彩色圆弧，红色在内、紫色在外，这被称为“霓”(如图)。根据下图，与同学讨论交流：
(1)虹与霓的形成除了有光的折射外，还经历了什么过程？
(2)我们看到的虹比霓亮得多，你能说出其中的道理吗？
提示：(1)还经历了全反射过程。
(2)虹在形成过程中，太阳光在水珠中经历了一次全反射，而霓在形成过程中，太阳光在水珠中经历了两次反射，光能量有较大损耗。
二、注重学以致用和思维建模
1．(2022·辽宁高考) 完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体
中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”
的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一
个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是 ( )
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
解析：光在不同介质中传播过程中频率不变，故A、B错
误；如图所示，光线1在M处的入射角小于光线2在N处的
入射角，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发
生全反射，C正确，D错误。
答案：C
3．我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。
(1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？
(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？(共35张PPT)
第四节 光的干涉
一、光的双缝干涉及干涉条件
1．填一填
(1)光的双缝干涉现象：将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了 的条纹。
(2)光的干涉条件：两列光波的 相同，相位差恒定，振动 相同，即光波为相干光波。
明暗相间
频率
方向
越大
彩色
2．判一判
(1)直接用强光照射双缝，会发生干涉。 ( )
(2)两列光波的路程差为半波长的整数倍时为暗条纹。 ( )
(3)双缝间距越大，条纹间距越大。 ( )
(4)波长越长，条纹间距越大。 ( )
×
×
×
√
3．选一选
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．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
D．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
解析：用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对；λ变小，Δy变小，C错；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错。
答案：B
二、薄膜干涉
1．填一填
(1)薄膜干涉：由膜的前、后表面 回来的两组光波相遇后形成的。
(2)应用：照相机的镜头上通过镀上增透膜产生干涉，增加 ，减少 。
2．判一判
(1)薄膜干涉是薄膜的前后两个面的折射光的干涉。 ( )
(2)要观察竖直放置的肥皂液膜的干涉条纹，应在入射光同侧观察。 ( )
(3)光学元件表面的增透膜的各处厚度是相同的。 ( )
反射
透射
反射
×
√
√
3．选一选
如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有
肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上撒些
盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图样应是 ( )
解析：薄膜竖直放置，上端薄，下端厚，同一水平位置的薄膜的厚度相同，出现的干涉条纹应是水平的，故选项D正确。
答案：D
探究(一) 探究双缝干涉现象
[问题驱动]
如图所示是双缝干涉实验的示意图。
(1)单缝的作用是什么？
(2)双缝的作用是什么？
提示：(1)用同一极小部分光源产生的光形成点光源，最大限度地保证光的相干性。
(2)平行光照射到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。
3．白光的干涉图样
若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。这是因为：
(1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹外形成亮条纹，从而复合成白色条纹。
(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。
典例1 在双缝干涉实验中，用频率ν＝5×1014 Hz的单色光照射双缝，若屏上P点到双缝距离之差为0.9 μm，则P点将出现________条纹。若将整个装置放入折射率n＝2的介质中进行上述实验，则P点将出现________条纹。
双缝干涉中明暗条纹的判断方法
(1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值。
(2)要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹；等于半波长奇数倍处为暗条纹。
(3)上述结论成立的条件是：两个光源情况完全相同。
典例2 (多选)双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S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O点距双缝S1和S2的距离相等，P点出现距O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，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况正确的是( )
A．在O点出现红光的亮条纹
B．红光的第一条亮条纹出现在P点的上方
C．在O点不出现蓝光的亮条纹
D．蓝光的第一条亮条纹出现在P点的上方
[解析] 由于O点到双缝的光程差为零，所以在O点出现各种单色光的亮条纹，在P点出现绿光的第一条亮条纹，因为λ红>λ绿>λ蓝，所以红光条纹间距大于绿光条纹间距，绿光条纹间距大于蓝光条纹间距，A、B正确，C、D错误。
[答案] AB
[素养训练]
1. 如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 ( )
A．撤去双缝
B．将绿光换为蓝光
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
解析：撤去双缝不能获得干涉图样，为使条纹间距更大，应将绿光换为波长更长的红光，故C正确。
答案：C
2. 如图所示的杨氏双缝干涉图中，小孔S1、S2发出的光在像屏某处叠加时，如果光程差为________时就加强，形成亮条纹。如果光波波长是400 nm，屏上P点与S1、S2距离差为1 800 nm，那么p处将是________条纹。
探究(二) 薄膜干涉的理解和应用
[问题驱动]
如图所示，一铁丝环中有肥皂液膜，当日光照射肥皂液膜时会出现彩色条纹。请分析原因。
提示：来自皂膜前、后表面的反射光发生干涉出现条纹，由于肥皂液膜上面薄、下面厚，不同颜色的光波长不同，因此发生干涉的明暗条纹的位置不同，出现的条纹为彩色条纹。
3．竖放肥皂液膜的干涉现象
(1)白光照射图样是彩色的
如图所示，竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄、下面厚，由于不同颜色的光的波长不同，从前、后两个表面反射的光，在不同的位置被加强，换句话说，不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全
重合，因此看起来是彩色的。
(2)条纹是水平方向的
因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前、后
两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹应为水平方向的。
(3)观察薄膜干涉，应从光源这一侧观察。
典例3 如图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，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，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线叠加而成的 ( )
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] 干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层。在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以判断厚玻璃板的上表面是否平整。因此选项C是正确的。
[答案] C
[素养训练]
1．(多选)如图所示是一竖直的肥皂液膜的横截面，用单色光照射，薄膜上产生明暗相间的条纹，下列说法正确的是 ( )
A．观看干涉条纹时应在薄膜的左边
B．观看干涉条纹时应在薄膜的右边
C．薄膜上干涉条纹是竖直的
D．用紫光照射所产生的干涉条纹间距比用红光照射时小
解析：根据薄膜干涉中相干光的来源可知，A正确，B错误；薄膜干涉中同一亮条纹或暗条纹对应同一薄膜厚度，而水平方向薄膜等厚，所以条纹是水平的，C错误；由于相邻两亮条纹或相邻两暗条纹的波程差为λ，λ越大，则干涉条纹间距也越大，由于紫光的波长比红光短，所以干涉条纹间距比红光照射时小，D正确。
答案：AD
2．(2021·山东等级考)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察
到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d
随坐标x的变化图像，可能正确的是 ( )
解析：根据薄膜干涉的形成规律，若薄膜厚度d均匀变化时，会产生等间距的明暗相间的条纹，现在条纹间距不等，说明薄膜厚度d不是线性变化的， 故A、B错误；由于条纹间距变大，说明薄膜厚度d的变化趋缓，反映到d-x图像中即图像的斜率减小，故C错误，D正确。
答案： D
一、培养创新意识和创新思维
(选自鲁科版新教材“物理聊吧”)同一实验装置，用不同的色光来做双缝干涉实验，所产生的干涉条纹是不同的。下图是由三种色光产生的干涉条纹，请比较它们有什么异同，并说明原因。
二、注重学以致用和思维建模
1．矿井中的瓦斯对人危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉的原理设计了一个监测仪，在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，其中A与干净空气相通，B与矿井中的气体相通，观察屏上的干涉条纹，如果屏的正中央变为暗纹，说明B中气体 ( )
A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯
C．不一定含瓦斯 D．无法判定
解析：如果屏的正中央变为暗纹，说明从双缝到屏的路程差发生了变化，所以B中气体一定含瓦斯。
答案：A(共24张PPT)
习题课三 光的折射、全反射
综合提能(一) 光的折射与全反射
[知识贯通]
[集训提能]
2．一个圆柱形筒，直径为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。当筒中盛满液体时，则人眼又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。
[集训提能]
1．(多选)一小球掉入一水池中，小球所受重力恰与其所受阻力和浮力的合力相等，使小球匀速下落，若从水面到池底深 h＝1.5 m，小球3 s到达水底，那么，在下落处正上方观察时 ( )
A．小球的位移等于1.5 m
B．小球的位移小于1.5 m
C．小球的运动速度小于0.5 m/s
D．小球的运动速度仍等于0.5 m/s
60
P
I
M
A
P
C
M
T
S
A
B
P
6E666666066666
h
h
绿豆
—D-
h
电珠
才
△五
P
A
B
A
B
r
16 cm
12 cm
眼睛
水面
01
H
池底
P(共20张PPT)
第五节 用双缝干涉实验测定光的波长
?实验器材
双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头)、学生电源、导线、米尺。
?实验步骤
1．器材的安装与调整
(1)先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。
2．观察双缝干涉图样
(1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
(2)将红色(或绿色)滤光片放置在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。
(3)在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单缝的位置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的亮度，使条纹更加清晰，如图所示。
?误差分析
1．测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。
2．测条纹间距Δx带来的误差。
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。
(3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确。
?注意事项
1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行。
2．要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。
3．测量头的中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。
4．要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离，再求Δx。
5．照在光屏上的像很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。
(一)实验原理与操作
[典例1] 在“用双缝干涉实验测定光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。
A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置
B．干涉条纹与双缝垂直
C．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关
D．干涉条纹间距与光的波长有关
以上几点中你认为正确的是________。
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
[微点拨]
实验操作技巧
(1)单缝与双缝要相互平行，这样条纹比较清晰。
(2)分划板中心刻线与干涉条纹中心在同一方向上，这样测出的条纹间距才准确。
[对点训练]
1．如图是用双缝干涉仪测光的波长的实验装置示意图：
(1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是________、________和________。
(2)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离的是________。
A．增大③和④之间的距离
B．增大④和⑤之间的距离
C．将红色滤光片改为绿色滤光片
D．增大双缝之间的距离
(二)数据处理和误差分析
[典例2] 用双缝干涉实验测定光的波长。实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，双缝间距d＝0.25 mm。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。
(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x1＝________mm，对准第4条时读数x2＝________mm。
(2)写出计算波长λ的表达式：λ＝________(用符号表示)，λ＝________nm。
[对点训练]
2．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动
D．使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝ ________；
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。(共50张PPT)
第六、七节 光的衍射和偏振 激光
一、光的衍射
1．填一填
(1)实验观察：在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏，用单色平行光照射狭缝。
(2)实验现象：
①狭缝比较宽时，在观察屏上产生一条与缝宽相当的 条纹。
②狭缝调到很窄时，亮条纹亮度 ，但宽度 ，而且还出现了 _________的条纹，中央亮条纹较宽。
亮
降低
增大
明暗相间
(3)将狭缝换成大小可调的圆孔，当圆孔足够小时，同样能观察到中央为明显的亮斑，周围是明暗相间的 的图样，图样远大于通过圆孔时按照直线传播所能照亮的区域。
(4)明显衍射的条件：
障碍物或小孔的尺寸跟光的波长 ，甚至比光的波长 。
2．判一判
(1)单缝衍射图样中，中央条纹最宽最亮。 ( )
(2)入射光的波长越短，衍射现象越明显。 ( )
(3)用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹。 ( )
圆形光环
相当
还小
√
×
√
3．选一选
观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( )
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．以上现象都不会发生
解析：由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大；将缝调宽，现象向相反方向变化，故选项A正确。
答案：A
二、光的偏振
1．填一填
(1)偏振
①横波：质点的振动方向与波的传播方向 ，具有偏振现象，质点振动方向称为 方向。
②纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 上，没有偏振现象。
(2)光的偏振
①偏振片：由特殊的材料制成的元件，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫作透振方向。光的振动方向与这个透振方向 时能顺利通过偏振片， ______时不能通过偏振片。
垂直
偏振
同一直线
平行
垂直
②自然光：垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。
③偏振光：自然光透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光。
④通过偏振光的检测实验可知光是 。
(3)偏振现象的应用
①偏振光眼镜可以有效地衰减进入眼睛的光强，保护眼睛，避免意外发生。
②照相机镜头前装一片偏振滤光片，会起到有效地 水面、玻璃面反射光的作用，从而获得清晰的照片。
横波
减弱
2．判一判
(1)横波和纵波都有偏振现象。 ( )
(2)自然光通过偏振片可以得到偏振光。 ( )
(3)只要光的偏振方向与偏振片的透振方向不垂直，就有光通过偏振片。 ( )
3．想一想
自然光和偏振光有什么不同？
提示：自然光沿各个方向振动的光波的强度都相同，而偏振光只在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。
×
√
√
三、激光
1．填一填
(1)普通光源发射的光，通常包含各种不同频率的光，因而包含有各种颜色。
(2)激光的特性
①单色性好：激光发射的光谱宽度很窄，是 性很好的光源。
②相干性好：激光是相干光束，为我们提供了很好的相干光源。
③平行度好：激光束的发散角很小， 性很强。
④亮度高：激光的亮度可比普通光源高出1012～1019倍，是目前最亮的光源。
单色
方向
(3)激光的应用
①用激光作为信息高速传输的载体，进行光导纤维通信。
②激光在雷达上用于测量距离和跟踪目标。
③激光高亮度的特点被用在工业上的激光切割、激光焊接技术，医学上用于切割肿瘤的“光刀”、用于矫正视力的准分子激光技术，美容上的“激光祛斑”，军事上的激光武器等。
④利用激光可进行 照相，能拍摄三维照片。
全息
2．判一判
(1)激光频率单一，可以进行光纤通信。 ( )
(2)激光可以切割、焊接，是因为激光的亮度高，能量大。 ( )
(3)激光可以在医学上被用作“光刀”，是因为激光的平行度很好。 ( )
3．想一想
利用激光测量地球到月球的距离，应用了激光哪方面的性质？
提示：应用了“平行度”非常好的性质。
√
√
×
探究(一) 三种常见的衍射
[问题驱动]
取3块不透光的板，在每块板的中间各开1个圆孔，3块板所开的圆孔大小不一。先用点光源照射圆孔最大的那块板，在屏上会出现一个明亮的圆形光斑图甲；再换上圆孔中等的那块板，在屏上会出现图乙；最后用圆孔最小(直径约为1 mm)的那块板，在屏上会出现图丙。
(1)屏上图乙产生了什么现象？
(2)图乙和图丙屏上的条纹有什么区别？
提示：(1)发生了明显的衍射现象。
(2)丙屏上的条纹比乙屏上条纹更清晰，但亮度减小。
[重难释解]
1．单缝衍射
(1)中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，中央条纹最宽，两边条纹宽度变窄。
(2)缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮条纹的亮度降低。
(3)中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。
(4)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。
2．圆孔衍射
(1)圆孔衍射：
如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间圆环(衍射图样)。
(2)圆孔衍射的图样特征：
①单色光的圆孔衍射图样：中央亮的大圆斑，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，圆(亮)环亮度越低。
②白光的圆孔衍射图样：中央亮的圆斑为白色，周围是彩色圆环。
3．泊松亮斑
(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
(2)形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
(3)周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。
典例1某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上
开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图
所示，则他在光屏上看到的条纹是 ( )
[解析] 单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是水平的，故B对。
[答案] B
[素养训练]
1．在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测量脚形成的狭缝观看远处的线状白炽灯丝(灯丝或灯管都要平行于狭缝)，可以看到 ( )
A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧状条纹
C．彩色的直条纹 D．彩色的弧状条纹
解析：白炽灯(或日光灯管)发出的光是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和间距都不相同，因此各单色光亮条纹或暗条纹不能完全重叠在一起，所以成为彩色条纹，因为是通过狭缝观看，所以是彩色直条纹，故选项C正确，A、B、D错误。
答案：C
2．如图所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的__________(填“干涉”或“衍射”)图样。由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径__________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径。
解析：题图A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，题图B中出现圆形亮斑。只有障碍物或孔的尺寸接近光的波长时，才能发生明显的衍射现象。题图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7 m数量级上，所以题图A对应的圆孔的孔径比题图B所对应的圆孔的孔径小。题图B的形成可以用光的直线传播解释。
答案：衍射 小于
探究(二) “对比法”区分双缝干涉和单缝衍射
[问题驱动]
如图甲、乙所示是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，哪个图为单缝衍射的图样？
提示：甲图，甲图中的条纹宽度不等，中央宽，两侧窄，应为单缝衍射图样。乙图中的条纹等宽等距，应为双缝干涉图样。
[重难释解]
1．单缝衍射与双缝干涉的对比
单缝衍射 双缝干涉
不同点 产生条件 只要狭缝足够小，任何光都能发生明显衍射现象 频率相同的两列光波相遇叠加
条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
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，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等
相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果
意义 都是波特有的现象，表明光是一种波
2．三点提醒
(1)单缝衍射可以理解为若干个光源的干涉，从而理解条纹相间排列。
(2)光波的波长增大，衍射条纹、干涉条纹的宽度都变大。
(3)复色光的衍射或干涉图样，可认为各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加。
典例2 利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是( )
A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大
[解析] 单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确。
[答案] A
区分双缝干涉图样与单缝衍射图样的方法
(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的，而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。
(2)根据条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮条纹的亮度变化很小，而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。
[素养训练]
1．如图所示的4幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、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)。则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是 ( )
A．红 黄 蓝 紫 B．红 紫 蓝 黄
C．蓝 紫 红 黄 D．蓝 黄 红 紫
解析：双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此甲、丙是干涉条纹，乙、丁是衍射条纹。干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此甲是红光，丙是蓝光。同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此乙是紫光，丁是黄光。
答案：B
2．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是 ( )
甲：单色光通过劈尖产生明暗条纹
乙：单色光通过牛顿环产生明暗条纹
丙：单色光通过双缝产生明暗条纹
丁：单色光通过单缝产生明暗条纹
A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大
D．丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹
解析：丁实验中，单色光通过单缝产生的明暗条纹为光的衍射条纹，其他三个均为光的干涉条纹，选项A错误，D正确；牛顿环产生明暗条纹是不等距的，选项B错误；丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的波长越大，频率越小，选项C错误。
答案：D
探究(三) 光的偏振现象及其应用
[问题驱动]
某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？
提示：在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰。这是利用了光的偏振。
[重难释解]
1．自然光与偏振光的比较
自然光(非偏振光) 偏振光
不
同
点 光的
来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向(与起偏器透振方向一致)
相同点 不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直
2．偏振光的产生方式
(1)自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也会变化。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。
(2)自然光经过偏振片(起偏器)后能形成偏振光。偏振光可以用另一个偏振片(检偏器)检验。
3．光的偏振的应用
(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或玻璃橱窗里陈列物的照片时，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)偏振片在汽车挡风玻璃上的应用
在夜间行车时，迎面射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座椅前面的挡风玻璃上安装一片偏振片，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椅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车灯照亮的路面和物体。
典例3 如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是 ( )
A．A、B均不变 B．A、B均有变化
C．A不变，B有变化 D．A有变化，B不变
[解析] 因白炽灯发出的光为自然光，含各个方向的偏振光，且各个方向的偏振光的强度都相同，偏振片P和Q都只允许特定方向的偏振光通过，不管偏振片P旋转到任何位置都有光线通过，而且强度不变，所以A点的光的强度不变，当自然光通过偏振片P后变为偏振光，再通过偏振片Q，旋转偏振片P，当偏振片P和Q允许通过的方向相同，则B点最亮，当偏振片P和Q允许通过的方向垂直时，B点最暗，所以B点光的强度会发生变化，C正确。
[答案] C
[素养训练]
1. (多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过小孔S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，现保持入射光方向不变，将半圆玻璃柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直。在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片所在平面与入射光束垂直，其透振方向与纸面平行，这时看到的现象是 ( )
A．反射光束1消失
B．透射光束2消失
C．反射光束1和透射光束2都消失
D．偏振片P以入射光束为轴旋转90°，透射光束2消失
解析：自然光射到界面上，当反射光束与折射光束垂直时，反射光束和折射光束的偏振方向相互垂直，且反射光束的偏振方向与纸面垂直，折射光的透振方向与纸面平行，因此当在入射光线方向垂直放上透振方向与纸面平行的偏振片P时，因垂直于纸面方向无光，反射光束1消失，选项A正确，选项B、C错误；偏振片转动90°，因平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，选项D正确。
答案：AD
2. (多选)如图，P是一偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中照射P时能在P的另一侧观察到透射光的是 ( )
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
解析：光是横波，振动方向与传播方向垂直，振动方向垂直于偏振片的光不能通过偏振片，沿其他方向振动的光可以全部或部分通过偏振片，故选项A、B、D正确，C错误。
答案：ABD
3. (多选)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，如图所示，则下列说法正确的是 ( )
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：P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，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，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱。
答案：BD
探究(四) 光的特性和应用
[问题驱动]
如图所示是某商品的条形码，售货员用条形码扫描仪对着条形码一扫，就可以进行结算。请简单说说其中的道理。
提示：售货员用条形码扫描仪发出的激光对着条形码扫一下，由于黑条、空白条对激光的反射能力不同，这一商品条形码所反射的激光就把其信息输入电脑，商品的名称、价格就显示在收银机的屏幕上，售货员就可依据显示价格进行结算。
[重难释解]
1．激光的特点
(1)激光是人工产生的相干光，其单色性好，相干性好。激光的频率单一，相干性非常好，颜色特别纯。用激光做衍射、干涉实验，效果很好。
(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围。
(3)亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
2．全息照相与普通照相的区别
全息照相 普通照相
原理不同 物理光学原理 几何光学原理
记录方法不同 记录的是物光与参考光相干涉的干涉条纹，同时记录了物光的振幅和相位 透镜成像在胶片上，只记录下物光的光强信息
成像性质不同 立体像 平面像
再现方法不同 用激光照射，从另一面观看 直接成像在感光面上，冲洗后即能看到像
典例4 (多选)下列所述应用激光的事例中，说法正确的是 ( )
A．激光平行度好可以用于测距
B．激光能量十分集中，医疗中外科研制的“激光刀”就利用了这个特点，而且有效地减少了细菌的感染
C．激光的亮度高，可以用于室内照明
D．激光的相干性好，可用于全息照相
[解析] 激光平行度好，即使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，故选项A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可应用于金属的加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，故选项B正确；激光具有很好的相干性，可应用于全息照相，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，故选项D正确；激光亮度高，但是单色的，因此不能用于室内照明，故选项C错误。
[答案] ABD
[素养训练]
1．(多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的 ( )
A．单色性好 B．平行度好
C．粒子性 D．高能量
解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围；激光的亮度高、能量大，故可修复器官。
答案：BD
2．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船。激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的 ( )
A．单色性好 B．平行度好
C．高能量 D．相干性好
解析：利用激光的高能量特点，使推进剂急剧膨胀，喷出类似于现代火箭的燃料燃烧后产生的燃气流。
答案：C
一、培养创新意识和创新思维
(选自人教版新教材课后练习)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片。为什么不用普通的带色玻璃而用偏振片？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？
提示：太阳镜使用偏振片可以消除湖面上、柏油马路上等遇到的耀眼的炫光。
这些炫光一般是从水平方向反射来的偏振光，故镜面的透振方向应该沿竖直方向。
利用偏振眼镜可以作为起偏器获得偏振光，也可作为检偏器用来检测偏振光。
二、注重学以致用和思维建模
1．(多选)抽制细丝时可以用激光监控其粗细，如图所示，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 ( )
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
解析：题述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知，丝越细衍射现象越明显，故D正确。
答案：BD
2. 夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全(如图)。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，使对面车灯的光线不能进入车内，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是 ( )
A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的
B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的
C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
解析：此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中，而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中。若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能进入车内，B错误；若前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进入本车窗内，却可以透射进对面车内，C错误，故D正确。
答案：D
3．应用激光平行性好的特点，可以精确地测量距离。对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到的反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离。若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56 s，求月球到地球的距离。
