(共35张PPT)
第四章 ｜ 光
第1节 光的折射(第1课时)
1．知道光的反射和光的折射现象。
2．理解光的折射定律，并能用来解释和计算有关问题。
3．理解折射率的物理意义，知道折射率与光速的关系。
一、折射定律
1．填一填
(1)光的反射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的________时，一部分光会______到第1种介质的现象。
(2)光的折射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的________时，一部分光会进入第2种介质的现象。
分界面
返回
分界面
同一平面
两侧
正比
可逆
×
×
√
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
真空
正弦
正弦
折射率
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
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。
[学透用活]
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。
光的折射和折射定律
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。
[答案] BC
[规律方法]
解决光的折射问题的思路
(1)根据题意正确画出光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，注意入射角、反射角、折射角的确定。
(3)利用反射定律、折射定律求解。
(4)注意光路的可逆性的利用。
[对点练清]
1．一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线的夹角可能是 ( )
A．小于40° B．在50°～100°之间
C．在100°～140°之间 D．大于140°
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
答案：B
对折射率的理解
[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
[对点练清]
1．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
答案：B
2．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。
答案：1.5
视深的判断与计算
[对点练清]
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
答案：BC
答案：5.3 m
一、刚刚升出地平线的太阳的“真”与“假”
(科学思维)[选自鲁科版教材 “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、典题好题发掘，练典题做一当十
[选自鲁科版教材课后练习]
如图所示，在水面上放一块半径为r的圆形木板，木板的正上方
h处放一个点光源S，测出光射到水面下深H处的底部形成的圆形阴
影半径R的大小，即可求出水的折射率。若测得r＝8 cm，h＝6 cm，H＝16 cm，R＝20 cm，水的折射率为多少？(共19张PPT)
第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长
?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(线状光源)、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，使线状光源、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)滤光片套在单缝前面，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所致，干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。
[典例1] 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。
(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：
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。
[答案] (1)ACD (2)0.704 (3)大于
[对点训练]
1．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增大相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取________________或______________的方法。
答案：滤光片 单缝 双缝 增大双缝到光屏的距离 减小双缝两缝间距离
[典例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
数据处理与误差分析
(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)。
[对点训练]
2．利用双缝干涉测量单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为_______ mm，图丁游标卡尺的示数为______ mm。在实验中，所测单色光的波长为_____ m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将________(选填“能”或者“不能”)看到明暗相间的条纹。
答案：11.4 16.9 6.75×10－7 不能(共25张PPT)
习题课3 光的折射和全反射的综合应用
光的反射、折射和全反射的综合问题分析
[集训联通]
[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)。
[答案] (1)1.55 mm (2)0.35 mm
[规律方法]
(1)解决几何光学问题应先准确画好光路图。
(2)用光的全反射条件来判断在某界面是否发生全反射；用折射定律找入射角和折射角的关系。
(3)在处理几何光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系。
[即时训练]
1．如图所示是一个用折射率n＝2.4的透明介质做成的四棱柱的镜截
面图。其中∠A＝∠C＝90°，∠B＝60°。现有一条光线从图中
所示的位置垂直入射到棱镜的AB面，下列各图中能完整表示光
线行进过程的是 ( )
答案：D
[知识贯通]
光从玻璃砖上表面处折射进入玻璃中，再从下表面折射出玻璃时，满足发生全反射的条件之一，即光由光密介质(玻璃)进入光疏介质(空气)，那么是否可能在玻璃砖下表面上发生全反射呢？答案是不可能。这是由于玻璃砖上、下两个表面是平行的，在下表面上的入射角等于上表面处的折射角，如图所示。由光路的可逆性可知在玻璃砖下表面上是不可能发生全反射现象的，但光线发生了侧移。两面平行的玻璃砖对光路的影响有以下几个方面：
两面平行的玻璃砖对光路的影响
(1)不改变入射光的性质和方向，只使光线向偏折方向平行侧移，且入射角(i)、玻璃砖厚度(a)和折射率(n)越大，侧移越大。
(2)平行光照射到平行玻璃砖上，入射光的宽度等于出射光的宽度，而玻璃砖中折射光的宽度随入射角的增大而减小。
(3)从平行玻璃砖的正上方观察玻璃砖下面的发光体，观察到的位置比发光体实际位置更接近玻璃砖。
[答案] 见解析
答案：C
答案：2×10－10 s
测定水的折射率的四种方法
答案：D
2.由某种透明物体制成的等腰直角棱镜AOB，两腰都为16 cm，且两腰
与Ox和Oy轴都重合，截面如图所示，从BO边的C点注视A点，发现
A点的位置在D点，测出C点的坐标为(0,12)，D点的坐标为(9,0)，求
该透明物质的折射率。(共30张PPT)
第2节 全反射
1．理解光疏介质和光密介质，了解“疏”与“密”是相对的。
2．理解光的全反射，会利用全反射解释有关现象。
3．理解临界角的概念，能判断是否发生全反射并能画出相应的光路图。
4．了解全反射棱镜和光导纤维。
一、全反射
1．填一填
(1)光疏介质和光密介质：对于折射率不同的两种介质，我们把折射率______的称为光疏介质，折射率_____的称为光密介质。光疏介质和光密介质是_____的。
(2)全反射
①定义：当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和______，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光__________，只剩下反射光，这种现象叫作全反射，这时的入射角叫作_______。
较小
较大
相对
反射
完全消失
临界角
光密
光疏
大于或等于
2．判一判
(1)水的密度比酒精的密度大，所以水是光密介质。 ( )
(2)某种介质，有时为光疏介质，有时为光密介质。 ( )
(3)光从水中射向空气时不一定能发生全反射。 ( )
3．想一想
为什么水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮？
提示：水或玻璃中的气泡是光疏介质，光经过水或玻璃照射气泡时，一部分光会发生全反射，相对于其他物体而言，有更多的光反射到人眼中，就好像光是由气泡发出的，因此人眼感觉气泡特别明亮。
×
√
√
二、全反射棱镜和光导纤维
1．填一填
(1)全反射棱镜
①形状：截面为_________三角形的玻璃棱镜。
②光学特征
a．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____。
b．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______。
等腰直角
全反射
90°
全反射
180°
(2)光导纤维及其应用
①原理：利用了光的________。
②构造：光导纤维是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成。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________。
③主要优点：传输容量大、能量损耗小、抗干扰能力强、保密性能好等。
2．判一判
(1)截面为三角形的棱镜是全反射棱镜。 ( )
(2)光导纤维的内芯折射率小于外套的折射率。 ( )
(3)光在光导纤维中传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射。 ( )
全反射
全反射
大
×
×
√
3．选一选
[多选]光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，下列说法正确的是( )
A．光导纤维传递光信号是利用光的干涉原理
B．光纤通信利用光作为载体来传递信号
C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝
解析：利用光纤的全反射特性来传递光信息，信息量大，信号好，不失真。光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝，当光射入时满足光的全反射条件，从而发生全反射，最终实现传递信息的目的，B、D选项正确，A、C选项错误。
答案：BD
[学透用活]
1．对光疏介质和光密介质的理解
(1)光疏介质和光密介质的比较
对全反射的理解
光的传播速度 折射率
光疏介质 大 小
光密介质 小 大
(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的，任何两种透明介质都可以通过比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质。
(3)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小。例如，酒精的密度比水小，但酒精和水相比酒精是光密介质。
2．全反射现象
(1)全反射的条件
①光由光密介质射向光疏介质。
②入射角大于或等于临界角。
(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，随着入射角增大，折射角也增大；同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。
3．不同色光的临界角
不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，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。
答案：B
2．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是 ( )
A．从水晶射入玻璃 B．从水射入二硫化碳
C．从玻璃射入水中 D．从水射入水晶
解析：发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故只有C正确。
答案：C
3．(2021·广东高考)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。
全反射的应用
因为ON＝r，所以OA＝2r
又因为∠MOA＝∠AMO＝30°
所以AM＝OA＝6 cm
光束在桌面上形成的光斑半径为6 cm。
[答案] 6 cm
[对点练清]
1．一种“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
答案：C
2．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是 ( )
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
解析：光导纤维很细，它的直径只有几微米到一百微米，它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
答案：A
答案：(1)2.1×108 m/s (2)2.7×10－8 s
一、“虹”“霓”的形成及区别(物理观念)
[选自鲁科版教材 “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。(共47张PPT)
第5、6节 光的衍射光的偏振 激光
1．观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点，区分双缝干涉与单缝衍射的图样。
2．知道产生明显衍射现象的条件。
3．观察光的偏振现象，知道光是横波。
4．知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的一些应用。
5．了解激光的特点及其应用。
一、光的衍射
1．填一填
(1)实验观察：在挡板上安装一个_____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缝比较宽，在屏上产生一条与缝宽相当的_____条纹。
②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。
③用白光做实验，得到的条纹是_____的，但中央条纹是白色的。
宽度
亮
降低
增大
明暗相间
彩色
(3)明显衍射的条件：
障碍物或狭缝的尺寸是_______的时候，衍射现象十分明显。
(4)衍射光栅
①衍射光栅：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
②衍射图样特点：衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
③分类：_____光栅和反射光栅。
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。 ( )
足够小
透射
√
×
√
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研究表明：光是一种_____。
②偏振片：由特定的材料制成，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
横波
平行
垂直
③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_____。
④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。
(3)偏振现象的应用
照相机镜头前装一片偏振滤光片，转动滤光片，让它的透振方向与水面和玻璃表面的反射光的偏振方向______，就可以减弱反射光进入镜头。
相同
垂直
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、激光的特点及其应用
1．填一填
(1)普通光源发出的自然光是许多频率、相位、偏振以及传播方向各不相同的光的杂乱无章的混合。
(2)激光：_____相同、_______恒定、振动方向一致的光波。
(3)激光的三个特点
①相干性好，频率单一：可以做双缝干涉实验和衍射实验，可被调制，用来传递信息。
②平行度非常好：传播很远的距离后仍能保持一定的强度。可用于激光测距。
③亮度很高：可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。可用于切割、焊接、打孔等，医学上可以用激光做“光刀”切除肿瘤，也可“焊接”剥落的视网膜。
频率
相位差
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。
√
√
×
[学透用活]
1．光的衍射现象和光的直线传播的关系
光的直线传播只是一个近似的规律，当障碍物或狭缝的尺寸很大时，光可以看成沿直线传播；在障碍物或狭缝的尺寸是足够小的时候，衍射现象就十分明显。
2．三种衍射图样的比较
三种衍射图样如图所示：
光的衍射和衍射图样
(1)单缝衍射图样
①中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，越靠外，条纹间距越小，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用白光做单缝衍射实验时，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)圆孔衍射图样
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。
②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。
③用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。
④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。
⑤只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样。在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏上依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)。
(3)圆屏衍射图样(泊松亮斑)
①中央是亮斑。
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。
[解析] 当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着小孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着小孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现了明暗相间的衍射条纹，最后随小孔的闭合而全部消失，所以只有D是正确的。
[答案] D
[规律方法]
(1)对于衍射条纹的特征用十二个字概括：“中宽边窄，中亮边暗，中白边彩”。其中“中白边彩”只适合于白光光源。
(2)各种衍射图样的形状不同，而图样的分布规律、影响因素都是类似的。
[对点练清]
1．[多选]对于光的衍射的定性分析，下列说法中正确的是 ( )
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比拟甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地观察到光的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：光的干涉和衍射现象无疑说明了光具有波动性，而小孔成像说明光沿直线传播，而要出现小孔成像现象，孔不能太小，可见光的直线传播规律只是近似的，只有在光波波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看作是直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播并不矛盾，它们是在不同条件下出现的两种光现象，单缝衍射实验中单缝光源可以看成是无限多个子光源排列而成，因此光的衍射现象也是光波相互叠加的结果。故上述选项中正确的有A、B、D。
答案：ABD
2．[多选]在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是 ( )
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
解析：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，故选项A、C、D正确。
答案：ACD
3．用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是 ( )
A．中央均为亮点的同心圆形条纹
B．中央均为暗点的同心圆形条纹
C．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的
D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的
解析：圆孔衍射实验图样，与单色光通过小圆盘得到的泊松亮斑，它们中央均为亮点的同心圆形条纹。故A正确，B、C、D错误。
答案：A
[学透用活]
1．单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射与双缝干涉的比较
名称项目 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 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，两边变暗 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。
[答案] B
[规律方法]
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
(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)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，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。
[对点练清]
1．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图中属于光的单缝衍射图样的是 ( )
A．a、c B．b、c
C．a、d D．b、d
解析：a图中是等间距的光的干涉图样，b图是单色光的单缝衍射图样，c图是水波的衍射图样，d图是白光的单缝衍射图样，可见D正确。
答案：D
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
3．在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的有 ( )
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，屏上将呈现红白相间的条纹
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
解析：用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现中央条纹为白色亮条纹而两边对称出现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹，故B错；用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，由于频率不同，不能发生干涉现象，屏上将不出现干涉条纹，故C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。
答案：D
[学透用活]
1．自然光与偏振光的对比
光的偏振现象
自然光 偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
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强度都相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某一特定方向(与起偏器的透振方向一致)
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、池中的游鱼、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作摄像机的“门卫”。
(2)偏振片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] [多选]如图所示，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 ( )
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
[解析] 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，选项A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，选项B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若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，选项C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，选项D正确。
[答案] BD
[规律方法]
(1)偏振片是由特殊材料制成的，每个偏振片都有特定的透振方向，沿与透振方向垂直振动的光不能透过偏振片。
(2)获得偏振光的两种方式
①让自然光通过偏振片；
②自然光射到两种介质的分界面上，反射光和折射光都是偏振光。
[对点练清]
1．在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )
A．减弱反射光，从而使景物的像清晰
B．增强反射光，从而使景物的像清晰
C．增强透射光，从而使景物的像清晰
D．减弱透射光，从而使景物的像清晰
解析：由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光。
答案：A
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哪种照射P时能在P的另
一侧观察到透射光 ( )
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，故答案为A、B、D。
答案：ABD
3．关于自然光和偏振光，下列观点正确的是 ( )
A．自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能
B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
C．自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
解析：光振动沿垂直于传播方向的各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错；光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错；自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光，所以D对。
答案：D
[学透用活]
1．激光的产生
激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。
2．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。
激光的特点及其应用
(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。
3．激光的应用
(1)光纤通信；(2)激光测距；(3)激光读写；(4)激光加工；(5)激光手术(亦称光刀手术)；(6)激光武器；(7)可控聚变反应中的应用。
[典例4] [多选]关于激光的应用，下列说法中正确的是 ( )
A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好和亮度高，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
B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
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．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射
[解析] 激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好和亮度高，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，故A正确；由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确；用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高；能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好，方向性好，但都会不同程度地受大气影响，故C、D错误。
[答案] AB
[对点练清]
1．对于激光的认识，以下说法中正确的是 ( )
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光是一种人工产生的相干光
D．激光一定比普通光的强度大
解析：激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干光，与普通光源发出的光不同，所以C正确，A、B错误；用途不同，不同激光的强度大小并不相同，激光不一定比普通光的强度大，D错误。
答案：C
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
3．[多选]以下说法正确的是 ( )
A．光纤通信利用了激光相干性好的特点
B．激光武器利用了激光亮度高的特点
C．激光写、读利用了激光亮度高的特点
D．激光加工、激光手术利用了激光亮度高的特点
解析：由于激光频率单一、相干性好，故可用来光纤通信，故A正确；激光亮度高，能量大，激光加工、激光手术和激光武器都利用了激光的这个特点，故B、D正确；激光方向性好、平行度高，可以会聚到很小的一点，激光写、读利用了激光的这个特点，故C错误。
答案：ABD
一、偏振光的能量变化分析(科学思维)
[选自鲁科版教材课后练习]
将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转180°，在旋转过程中，透过偏振片的光 ( )
A．先增强，然后又减弱到零
B．先增强，然后减弱到非零的最小值
C．在整个过程中都增强
D．先增强，再减弱，然后又增强
解析：将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过，说明两个偏振片的透振方向相互垂直，当其中一个偏振片逐渐旋转90°的过程中，透振方向逐渐变为相同，透过偏振片的光变为最强，再逐渐旋转90°的过程中，透振方向逐渐变为垂直，透过偏振片的光逐渐减弱到零，故选项A正确。
答案：A
二、光盘为什么能记录大量的信息(科学思维)
[选自鲁科版教材课后练习]
一张光盘可记录几亿个字节，其信息量相当于数千本十多万字的书，其中一个重要原因就是光盘上记录信息的轨道可做得很密，1 mm的宽度至少可容纳650条轨道。这是应用了激光的什么特性？
提示：这是利用了激光的平行度好的特性，因平行度好，所以激光可以读取很密的轨道内储存的信息。(共42张PPT)
第3节 光的干涉
1．观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点。
2．能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置特点。
3．知道光发生干涉的条件。
4．知道薄膜干涉的特点，理解薄膜干涉的成因。
一、光的双缝干涉
1．填一填
(1)实验装置
(2)实验过程
在暗室中用氦氖激光器发出的红色激光照射金属挡板上的两条平行的_____，在后面的屏上观察光的干涉情况。
(3)实验现象：在屏上得到__________的条纹。
(4)现象解释：狭缝S1和狭缝S2相当于两个频率、相位和振动方向相同的波源，当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的______倍时(即恰好等于波长的_____倍时)，两列光波在这点相互加强，出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的______倍时，两列光波在这点相互______，出现暗条纹。
明暗相间
狭缝
偶数
整数
奇数
削弱
×
√
√
3．选一选
将激光束照在如题图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图中的 ( )
解析：将激光束照在如题图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图像的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹，故A正确。
答案：A
二、薄膜干涉
1．填一填
(1)定义：薄膜前后两个面反射的光相互叠加而发生的______现象。
(2)应用
①光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，用以增加光的透射或者反射。
②检测精密的光学平面的________。
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。 ( )
干涉
平滑度
×
√
√
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
[学透用活]
1．双缝干涉的装置示意图
实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。
2．单缝屏的作用
获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏(托马斯·杨当时没有激光)。
双缝干涉的原理
[典例1] 如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7 m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是( )
A．P和P1都是亮条纹
B．P是亮条纹，P1是暗条纹
C．P是暗条纹，P1是亮条纹
D．P和P1都是暗条纹
[答案] B
[规律方法]
双缝干涉实验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)要记住光程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹。
(3)还要注意这一结论成立的条件是两个光源情况完全相同。
[对点练清]
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，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
B．频率相同的两列光一定能产生干涉
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
解析：在双缝干涉现象里，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A错误；两列光波产生干涉时，频率必须相同，但频率相同的光不一定产生干涉。故C正确，B、D错误。
答案：C
2．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线
表示波峰，虚线表示波谷。在此时刻，介质中A点为波峰
相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某
中间状态相叠加点，如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么 ( )
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹
B．B位置出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．以上结论都不对
解析：本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，在屏上对应出现的都是亮条纹。另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的，不要以为B点是暗的。故A正确，B、C、D错误。
答案：A
答案：BD
双缝干涉条纹的特征
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处形成亮条纹，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。
[解析] 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错，A对。
[答案] A
[规律方法]
用白光做实验，干涉图样是彩色条纹，中央条纹是白色条纹，因红光条纹间距最大，故离中央条纹最远的亮条纹是红色条纹，同理，离中央条纹最近的亮条纹是紫色条纹。
[对点练清]
1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为 ( )
A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同
C．各色光的强度不同
D．各色光通过双缝的距离不同
答案：A
2．图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是 ( )
A．真空中，a光的频率比较大
B．同一介质中，a光传播的速度大
C．a光光子能量比较大
D．同一介质对a光折射率大
答案：B
[学透用活]
1．薄膜干涉的形成
入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。
2．薄膜干涉的成因
(1)由薄膜的前、后表面的反射光叠加而形成明、暗相间的条纹。
薄膜干涉的理解及应用
(2)对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光场分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。
[答案] 1×10－7 m
[对点练清]
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，而薄膜等厚处形成水平线，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，所以干涉条纹间距也小，D正确。
答案：AD
2．如图所示是用光学的方法来检查一物体表面平整程度的装置，
其中A为标准平板，B为被检查其表面平整程度的物体，C为单
色入射光，如果要说明能检查平面平整程度的道理，则需要用到下列哪些光学概念 ( )
A．反射和干涉 B．全反射和干涉
C．反射和衍射 D．全反射和衍射
解析：此装置是应用了薄膜干涉，在标准平板和被检查表面间有一楔形的空气薄膜，用单色光照射时，入射光从空气薄膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，若干涉条纹平行则表面平整。由以上分析可知，如果要说明能检查平面平整程度，需用到光的反射和光的干涉两个概念，A正确，B、C、D错误。
答案：A
一、干涉条纹的不同与色光的关系(物理观念)
[选自鲁科版教材 “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、典题好题发掘，练典题做一当十
[选自鲁科版教材 “例题”]
用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为0.1 cm，双缝挡板与光屏间的距离为205 cm，第1条亮线与第5条亮线中心间距为0.5 cm。求橙色光的波长和频率。
[分析] 通过第1条纹和第5条纹的距离可求得相邻条纹的间距，再通过双缝干涉条纹间距的公式即可得到光的波长，然后通过波长与频率的关系可求得频率。
[迁移] 如果我们把整个实验装置放入折射率大于1的介质中，保持d和l不变化，条纹间距会发生变化吗？
答案：变小(共25张PPT)
实验：测量玻璃的折射率(第2课时)
?实验步骤
1．如图所示，将白纸用图钉钉在平木板上。
2．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′。
?实验误差
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。
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。
实验原理与操作
(3)B同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量______________，就可求出玻璃的折射率n＝________。
[关键点拨]
(1)选择玻璃砖时宽度宜大些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。
(2)实验中一旦玻璃砖所定的界面线aa′、bb′画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动，如果玻璃砖斜移动，测得的折射率一定变化。如果稍微上下平移了玻璃砖，对测量结果没有影响。
[对点训练]
1．[多选]某同学用插针法测量玻璃砖的折射率，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，如图所示，则 ( )
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
[典例2] 在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
数据处理与误差分析
(1)在图丙中画出完整的光路图。
(2)对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留三位有效数字)。
(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)。
[答案] (1)见解析图(a) (2)1.53(1.50～1.56均可) (3)A
[关键点拨]
(1)利用题目提供的方格纸可计算三角函数的正弦值，进而根据折射率计算公式计算折射率。
(2)对于质地均匀的玻璃砖而言，如果光线的入射边界和出射边界平行，那么入射光线和出射光线平行。
[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。
(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，仍以AB为分界面，将入射光线与AB的交点和出射光线与BC的交点连接起来，从而可知该连接线发生偏转，导致折射角变小，所以测量值比真实值大。
[典例3] 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：
实验创新考查
(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________。
答案：1.2 2.5×108
