①频率
②相位差
③振动方向
④kλ
⑤λ
⑥干涉
⑦差不多
⑧小
⑨偏振
______________
______________
光的干涉和衍射的比较
1．两者的产生条件不同：产生干涉的条件是两列光波频率相同，振动方向相同，相位差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小．
2．图样特点不同：单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间且亮度基本相同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮，其他窄且暗的明暗相同条纹，并且各相邻条纹间距不等．
3．波长对条纹间距的影响：无论是双缝干涉还是单缝衍射，所形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大．双缝干涉中相邻明纹或暗纹间距为Δx＝λ.
用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图像更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是( )
A．当做单缝实验时，光强分布图如乙所示
B．当做单缝实验时，光强分布图如丙所示
C．当做双缝实验时，光强分布图如乙所示
D．当做双缝实验时，光强分布图如丙所示
E．换用太阳光做单缝实验，光屏上会出现彩色的不均匀条纹
【解析】 当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C项错误，D项正确；换用太阳光做单缝实验，太阳光通过单缝衍射形成彩色不均匀条纹，E正确．
【答案】 ADE
一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后面的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹．现将其中一条缝挡住，让这束红光只通过一条缝，则在光屏上可以看到什么现象？
【解析】 这束红光通过双缝时产生了干涉现象，说明每一条缝都很窄，满足这束红光发生干涉的条件．这束红光通过双缝时在光屏上形成的干涉图样的特点是中央出现亮条纹，两侧对称地出现等间距的明暗相间条纹．而这束红光通过单缝时形成的衍射图样的特点是中央出现较宽的亮条纹，两侧出现对称的不等间距的明暗相间条纹，且距中央亮条纹远的亮条纹亮度迅速减弱，所以衍射图样看上去明暗相间的条纹数量较少．
【答案】 见解析
1．产生干涉是有条件的，产生衍射只有明显不明显之说．
2．干涉与衍射的本质都是光波叠加的结果．
光的波动性的应用
光是一种横波，光经过双缝时会发生双缝干涉，光经薄膜反射会发生薄膜干涉，光经过小孔或狭缝会发生衍射，光经过偏振片后的强度会发生变化，如何利用光的这些不同的特性呢？
1．利用光的双缝干涉测光的波长等物理量
单色光发生双缝干涉时会在屏上形成明暗相间的条纹，且条纹间距满足公式Δx＝λ；若已知Δx、l、d则可求λ，若已知l、d、λ则可求Δx.
2．利用光的薄膜干涉检查薄膜厚度变化或检查工件表面是否平整，还可使光增透或增反．
在薄膜干涉图样中，同一条纹对应同一厚度的薄膜，所以条纹形状与薄膜等厚线的形状一致．
3．利用单缝衍射确定缝宽
单缝衍射的条纹宽度与缝宽和波长有确定的关系，根据条纹宽度变化即可确定缝宽变化情况．
4．利用偏振片改变光的强度
自然光经镜面反射后的反射光为偏振光，偏振片的偏振化方向与光的偏振方向的夹角不同，透过偏振片的光强度也就不同，根据这一原理可以有效地减少反射光的影响．
如图所示，a是一偏振片，a的透振方向为竖直方向．下列四种入射光束哪几种照射a时能在a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°的光
E．以上四种光都可以
【解析】 根据光的偏振知识，只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片．当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光最强，当二者垂直时，光完全不能透过．当二者间的夹角在0°～90°逐渐增加时，透射光逐渐减弱．太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片．
【答案】 ABD
如图所示，某三棱镜的截面是一直角三角形，棱镜材料的折射率为n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面，经AB和AC折射后射出．为了使上述入射光线能从AC面射出，求折射率n的取值范围．
【解析】 设第一次发生折射时入射角和折射角分别为α和β，第二次发生折射时的入射角为γ
则sin α＝n sin β
要在AC面上不发生全反射，要求sin γ＜
同时由题可知：β＋γ＝90°，α＝60°
因此有：n＜.
又n本身大于1，
故n的取值范围为1＜n＜.
【答案】 1＜n＜
获取偏振光的方法
1．让自然光通过一块偏振片．
2．让自然光射到两种介质的交界面上，使反射光与折射光垂直时，反射光就是偏振光．
3．让自然光射到两种介质的交界面上，当反射光与折射光垂直时，折射光经过多次折射以后就是偏振光．
1.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则( )
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
【解析】 通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误．a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确．由n＝知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确．入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确．做双缝干涉实验时，根据Δx＝λ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误．
【答案】 ABD
2.中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”．从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光( )
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量小
C．在同一介质中传播时两种光的频率相同
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
E．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光
【解析】 由题图可知，a光在同一介质中的折射率大，其频率大．选项C错误．根据n＝，知a光在玻璃中的传播速度小，选项A正确．当a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路图如图所示，由图可知，a光的侧移量大，选项B正确．由sin C＝，可知a光的临界角小，即a光比b光容易发生全反射，因此在空气中只能看到一种光时，一定是b光，选项D错误，E正确．
【答案】 ABE
3．在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(填“>”“<”或“＝”)．若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm.
【解析】 由公式Δx＝λ可知，Δx1＞Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx＝ mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝，代入数据得d＝0.300 mm.
【答案】 ＞ 0.300
4.如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则λa和λb，na和nb的大小关系为λa________λb，na________nb.
【解析】 一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa＞λb，na＜nb.
【答案】 ＞ ＜
5.(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波．一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，即两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
【解析】 (1)当一束光投射到两条相距很近的狭缝上，狭缝成了两个光源，两列光的频率、相位、振动方向相同．A、B两点是振动加强点，出现亮条纹，C点是波峰与波谷的叠加，为振动减弱点，出现暗条纹．
(2)相邻亮条纹的中心间距Δx＝λ
由题意知，亮条纹的数目n＝10
解得L＝，代入数据得L＝1.178×10－2 m.
【答案】 (1)频率 C (2)1.178×10－2 m
课件39张PPT。第五章 光的波动性章末复习课光的干涉和衍射的比较光的波动性的应用Thank you for watching !章末综合测评(五)
(时间：60分钟 满分：90分)
(选择题：填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)
1．(1)(5分)关于下列光学现象，说法正确的是( )
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时不可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E．偏振现象说明光是纵波
(2)(10分)表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表面和玻璃片边缘分别看到彩色图样，则前者是________现象，后者是________现象．
【解析】 (1)在介质中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光随着频率的增大，其折射率也增大，根据v＝知，水中蓝光的传播速度比红光慢，选项A错误；光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射，光从空气射入玻璃时，不会发生全反射，选项B正确；在岸边观察水中的鱼，视深h′＝，故视深h′小于鱼的实际深度h，选项C正确；蓝光比红光的波长短，由干涉条纹宽度Δx＝λ知，用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽，选项D正确．偏振现象说明光是横波，选项E错误．
(2)附有油膜的玻璃片表面发生薄膜干涉而看到彩色图样，周围发生衍射也能看到彩色图样．两者原理不一样．
【答案】 (1)BCD (2)干涉 衍射
2．(1)(5分)对于自然光和偏振光，以下认识正确的是( )
A．从太阳、蜡烛等普通光源直接发出的光是自然光
B．自然光在玻璃表面反射时，反射光和折射光都是偏振光
C．电灯光透过偏振片，偏振片旋转时看到透射光的亮度无变化，说明透射光不是偏振光
D．自然光只有在通过偏振片后才能成为偏振光
E．自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象
(2)(10分)如图所示是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(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是________．
【解析】 (1)太阳、蜡烛等普通光源发出的光为自然光，包括在垂直光的传播方向上沿一切方向振动的光，故选项A正确；自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，故选项B正确；由于自然光在各个振动方向上的强度相同，所以旋转偏振片时透射光的亮度不变，即旋转偏振片时亮度不变是因为入射光是自然光，而不是因为透射光不是偏振光，所以选项C是错误的；偏振现象是很普遍的，而不是只有通过偏振片后才能成为偏振光，平常见到的绝大多数光都是偏振光，故选项D是错误的；自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象，故选项E正确．
(2)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1、3是干涉条纹，2、4是衍射条纹．干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此1是红光，3是蓝光．同一单缝衍射中，波长越长，条纹越宽，因此2是紫光，4是黄光．
【答案】 (1)ABE (2)红 紫 蓝 黄
3．(1)(5分)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，则下列说法正确的是( )
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
E．用红色激光比蓝色激光得到的条纹更宽
(2)(10分)用两支铅笔观察白光的衍射实验中：
①供观察者用的光源应用________(选填“点光源”“线光源”或“面光源”)；
②铅笔狭缝应与光源________(选填“平行或垂直”)；
③观察的衍射图样中央条纹的颜色是________，两侧出现________；
④狭缝变窄时，条纹的间距变________，亮度变________．
【解析】 (1)上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也正确；红色激光比蓝色激光波长更长，E正确．
【答案】 (1)BDE (2)①线光源 ②平行 ③白色 彩色 ④宽 暗
4．(1)(5分)如图所示，甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A．甲、乙是光的干涉图样
B．丙、丁是光的衍射图样
C．形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长短
D．形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长短
E．形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长(2)(10分)如图所示，让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)．
【解析】 (1)由图样可得甲和乙是等间距的，丙和丁是不等间距的且中间最宽，所以甲和乙是干涉条纹，丙和丁是衍射条纹，A、B正确；其中甲比乙的条纹间距大，故形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长长，C项错；丙比丁的条纹间距大，形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长，D项错，E项正确．
(2)当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如题图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如题图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗．
【答案】 (1)ABE (2)见解析
5．(1)(5分)如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是( )
A．b在该介质中的折射率比a小
B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽
C．用a更易观测到泊松亮斑
D．做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大
E．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
(2)(10分)在观察光的衍射实验中，分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图中黑线为暗纹．那么障碍物应是
甲 乙
甲图对应的障碍物应是________，
乙图对应的障碍物应是________．
【解析】 (1)设折射角为θ1，入射角为θ2，由题设条件知，θ1a＝θ1b，θ2a＜θ2b，由n＝，知na＞nb，A正确；因为na＞nb，所以λa＜λb，又Δx＝λ，故Δxa＜Δxb，B正确，D错误；而波长越长，衍射现象越明显，C错误；b光比a光更容易发生明显的衍射现象，E正确．
(2)比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明挡板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央的小亮点是泊松亮斑．
【答案】 (1)ABE (2)较大的中间有小圆孔的不透明圆板 很小的不透明圆板
6．(1)(5分)有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200千米/小时)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2 000g，时钟C放在中子星附近．关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是明显变慢的是________、变化不明显的是________．
(2)(10分)设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞．试问：
①飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它移动．
②从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞．
【解析】 (1)火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢．
(2)取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速率v＝0.60c，彗星相对S系的速率ux＝－0.80c
①由速度变换可得所求结果ux′＝＝－0.946c，即彗星以0.946c的速率向飞船靠近．
②由时间间隔的相对性有Δt＝＝5.0 s
解得Δτ＝4.0 s.
【答案】 (1)B钟和C钟 A钟 (2)①0.946c
②4.0 s
