高二物理人教版选修3-4学案 第十三章 7 光的颜色 色散+8 激光 Word版含解析
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| 名称 | 高二物理人教版选修3-4学案 第十三章 7 光的颜色 色散+8 激光 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-20 08:36:03 | ||
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文档简介
7 光的颜色 色散
小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都会看到彩色的条纹，你知道这些彩色条纹是如何形成的吗？
提示：由薄膜干涉造成的．白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹．由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，薄膜上就会出现彩色条纹．
当大雨荡涤了空中的尘埃，阳光重新普照大地，美丽的彩虹会出现于海上，或者出现于沙漠，偶尔还会出现于闹市，有时也会出现于流水激起的水雾中．飞流直下的瀑布撞击岩石、水面，形成水雾，在阳光照射下，彩虹若隐若现，给大自然增添了无比的俏丽与神奇，你知道彩虹是如何形成的吗？
提示：
彩虹，又称天虹，简称虹，是气象中的一种光学现象．当太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱，雨后常见．形状弯曲，色彩艳丽．彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成光的色散及反射而成的．阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内也是以不同的角度反射，其中以40～42度的反射最为强烈，形成我们所见到的彩虹．
其实只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象．彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现．这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗．而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到．虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测将出现晴天或雨天．东方出现虹时，本地是不太可能下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大．
五、激光
1960年5月15日，在休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验．他的实验装置里有一根人造红宝石棒，突然，一束深红色的亮光从装置中射出——从此一项伟大的发明诞生了，它比太阳表面还要亮4倍！这就是激光．
在日常生活中，我们可以随时感受到激光的存在．如在超级市场里，你会看到用激光在商品的条形码上扫描，结算账目(如图所示)，你能再举几个生活中应用激光的例子吗？
提示：如：用CD或VCD播放影片，电视或网络信息的传输光缆，激光测距等．
考点一 光的颜色 色散
1．光的颜色
光的颜色由光的频率决定，由λ＝可知不同颜色的光波长不同．
【实例精讲】 双缝干涉实验中，各种颜色的光的条纹间距不一样，说明不同颜色的光波长不同．
2．白光的组成
白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成．
【实例精讲】 白光干涉、衍射时，条纹是彩色的，说明白光是复色光．
3．光的色散
含有多种颜色的光被分散为单色光的现象叫光的色散．
4．光谱
含有多种颜色的光被分解后，各色光按其波长的有序排列就叫光谱．
考点二 色散的几种情况
1．双缝干涉时的色散
(1)用不同的单色光作双缝干涉实验，得到的条纹之间的距离不一样，但都是明暗相间的单色条纹．由Δx＝λ知，不同颜色的光，波长不同．红光波长最长，Δx最大；紫光波长最短，Δx最小．
(2)用白光作双缝干涉实验得到的是彩色条纹，发生了色散．可把白光通过双缝想象成由七种颜色的光同时通过双缝发生干涉，由于条纹间距不一样，就形成了彩色条纹．
2．单缝衍射时的色散
(1)用不同的单色光作单缝衍射的实验，得到的条纹宽度不一样，红光的条纹最宽，紫光的条纹最窄．
(2)用白光作单缝衍射实验得到的是彩色条纹，发生了色散．
3．薄膜干涉时的色散
(1)薄膜干涉中相干光的获得
光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差．
(2)竖直肥皂膜干涉条纹特点及成因
①如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹．单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹．
②白光干涉图样是彩色的：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．
③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．
4．折射中的色散
(1)棱镜
①定义：光学研究中常用棱镜的横截面为三角形，有的棱镜的横截面为梯形，通常都简称为棱镜．
②光学作用：光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折，如右图中所示的θ为光的偏向角，光的偏向角越大，棱镜对光的偏折程度越大．棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律．
(2)光折射时的色散
一束白光通过三棱镜后扩展成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光组成的光带，这种现象称为折射时的色散．从右图中可以看出，红光(波长较长)通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光要小，而紫光(波长较短)偏折的程度比其他颜色的光要大．
【说明】 ①光谱的产生表明，白光是各种单色光组成的复色光．由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同，所以产生了色散现象．②色散现象表明，棱镜材料对不同色光的折射率是不同的．紫光经棱镜后偏折程度最大，红光偏折程度最小，所以棱镜材料对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小．③由折射率的定义n＝可知，在棱镜中紫光的速度最小，红光的速度最大．
【例1】 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，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劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将如何变化？
【导思】 1.劈尖干涉条纹是哪两个面的反射光产生的？
2．干涉条纹的疏密与什么因素有关？
【解析】
光线在空气膜的上下表面上反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹．设空气膜顶角为θ，d1、d2处为两相邻明条纹，如图所示，则两处光的路程差分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2，因为δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ.设条纹间距为Δl，则由几何关系得＝tanθ，
即Δl＝.当抽去一张纸片时θ减小，Δl增大，即条纹变疏．
【答案】 条纹变疏
【点拨】 干涉现象中路程差为波长整数倍时出现亮条纹，对于劈尖干涉两玻璃间的空气层很薄，出现亮条纹对应的路程差应为λ，暗条纹对应的路程差应为.
干涉条纹是由空气层上下两表面的反射光叠加而产生的．
(多选)如图所示是在一次对精密加工面采用光学手段检查所得到的光的干涉图样，下列说法正确的是( BC )
A．干涉条纹是a的上表面和b的下表面的反射光波叠加而成的
B．干涉条纹是a的下表面和b的上表面的反射光波叠加而成的
C．d处加工面上凸
D．d处加工面下凹
解析：d处相当于条纹间距变大，空气层的厚度变薄，即d处加工面凸起．
【例2】 如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则( )
A．从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
B．从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
C．从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光
D．从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光
【导思】 1.题目中给出的中空三棱镜与在空气中放置的玻璃三棱镜有什么不同？
2．水对红光和紫光的折射率相同吗？对谁的折射率大？折射率大折射角一定小吗？
【解析】
由红光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏离原来方向比红光严重，并且向顶端偏折，光路图如右图所示，所以从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，选项B正确．
此类问题要抓住折射的实质，不能与空气中的玻璃三棱镜相混，出现偏向底边的错误．
【答案】 B
发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面处，如图所示．现考虑光源ab发出的靠近图中虚线的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示紫光成的像的长度，则( D )
A．l1l2>l0
C．l2>l1>l0 D．l2解析：光源发出的光从水中进入空气而偏折，折射角大于入射角，所以l1考点三 激光的产生和特点
1．激光的产生
激光是人类在实验室里激发出的在自然界中没有的光．激光是一种特殊的光，自然界中的发光体不能发出激光．
2．激光的特点
(1)激光是人工产生的相干光
激光的频率单一，相干性非常好，激光可以像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物．
(2)激光束的平行度和方向性非常好
激光的光束高度平行，这样，激光的能量就不容易发散，激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度．
(3)激光的强度大，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，可使被照射物体在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温．
(4)激光单色性很好
激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的．
【例3】 (多选)对激光的认识，下列说法中正确的是( )
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．激光已经深入到我们生活的各个方面
【导思】 1.激光与自然光有什么区别？
2．激光是怎么产生的？
【解析】 要知道激光的产生、特点及应用．
【答案】 CD
(多选)关于激光与自然光，下列说法中正确的是( AC )
A．激光只含一种频率的光，而自然光含有各种频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的电磁本质，它们都是电磁波
D．激光与自然光没有区别
考点四 激光的应用
1．激光的应用举例与对应的特性
特点 性质 应用
相干性 激光具有频率单一、相位差恒定的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信，全息照相
平行度 激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度 精确的测距，读取光盘上记录的信息等
亮度高 它可以在很小的范围和很短的时间内集中很大的能量 切割金属，医用激光，激发核反应，激光育种，激光武器等
2.全息照相
右图是拍摄全息照片的基本光路．同一束激光被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光)，另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)．参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹．底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱．
【例4】 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
【导思】 1.光发生干涉的条件是什么？
2．激光的什么特性与干涉条件相符合？
【解析】 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．故本题的正确选项是C.
【答案】 C
(多选)下列说法中正确的是( BCD )
A．如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
B．激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息
C．激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪
D．从本质上说激光是一种横波
解析：如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略小些；激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息；激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪；激光是一种横波，故B、C、D正确．
1．红光和紫光相比( B )
A．在真空中传播时，紫光的速度比较大
B．在玻璃中传播时，红光的速度比较大
C．玻璃对红光的折射率较紫光大
D．在玻璃中传播时，紫光的速度比较大
解析：因为各种色光在真空中的传播速度都为3×108 m/s，所以A错误．因为玻璃对红光的折射率较玻璃对紫光的折射率小，根据n＝得红光在玻璃中的传播速度比紫光大，所以B正确，C、D错误．
2．(多选)纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除．这是利用激光的( BC )
A．单色性 B．方向性好
C．高能量 D．粒子性
解析：激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上用“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或进行其他外科手术．
3．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使在被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( B )
A.λ B.λ C.λ D．λ
解析：为减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即路程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的.
4．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？
答案：1.23×10－7 m
解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2.紫外线在真空中的波长是λ＝c/f＝3.7×10－7 m，在膜中的波长是λ′＝λ/n＝2.47×10－7 m，因此膜的厚度至少是1.23×10－7 m.
5．利用激光遇到物体发生反射，可以测定物体的有关参量．如图甲所示，B是固定的集激光发射和接收于一体的装置，C为一辆在水平地面上做匀速直线运动的小车．现使B对准正在行驶的小车C，每隔一个固定时间T0发射一激光脉冲，如图乙中幅度大的波形所示；而B接收到的由小车C反射回来的脉冲，如图乙中幅度小的波形所示．发射和接收激光脉冲的时间间隔如图乙所示，T0、T、ΔT均已知，设光在空气中的传播速度为c.请根据以上所给信息：
(1)判断小车的运动方向(“向左”或“向右”)；
(2)计算小车速度的大小．
答案：(1)小车向右运动 (2)
解析：(1)由于激光发射装置B每隔一个固定时间T0发射一激光脉冲，若小车不动，从发射激光脉冲到接收到返回的激光脉冲的时间间隔应该是恒定的，而从题图乙的波形看，从发射到接收的时间间隔逐渐增大，因此可以判断小车C的运动方向与激光发射的方向相同，即小车向右运动．
(2)
画出运动示意图如图所示．
s＝OD－OA＝c(t2－t1)
t2－t1＝－
小车从A运动到D所用的时间为t′＝T0－＋
＝T0＋ s＝v·t′
解得v＝
小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都会看到彩色的条纹，你知道这些彩色条纹是如何形成的吗？
提示：由薄膜干涉造成的．白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹．由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，薄膜上就会出现彩色条纹．
当大雨荡涤了空中的尘埃，阳光重新普照大地，美丽的彩虹会出现于海上，或者出现于沙漠，偶尔还会出现于闹市，有时也会出现于流水激起的水雾中．飞流直下的瀑布撞击岩石、水面，形成水雾，在阳光照射下，彩虹若隐若现，给大自然增添了无比的俏丽与神奇，你知道彩虹是如何形成的吗？
提示：
彩虹，又称天虹，简称虹，是气象中的一种光学现象．当太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱，雨后常见．形状弯曲，色彩艳丽．彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成光的色散及反射而成的．阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内也是以不同的角度反射，其中以40～42度的反射最为强烈，形成我们所见到的彩虹．
其实只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象．彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现．这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗．而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到．虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测将出现晴天或雨天．东方出现虹时，本地是不太可能下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大．
五、激光
1960年5月15日，在休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验．他的实验装置里有一根人造红宝石棒，突然，一束深红色的亮光从装置中射出——从此一项伟大的发明诞生了，它比太阳表面还要亮4倍！这就是激光．
在日常生活中，我们可以随时感受到激光的存在．如在超级市场里，你会看到用激光在商品的条形码上扫描，结算账目(如图所示)，你能再举几个生活中应用激光的例子吗？
提示：如：用CD或VCD播放影片，电视或网络信息的传输光缆，激光测距等．
考点一 光的颜色 色散
1．光的颜色
光的颜色由光的频率决定，由λ＝可知不同颜色的光波长不同．
【实例精讲】 双缝干涉实验中，各种颜色的光的条纹间距不一样，说明不同颜色的光波长不同．
2．白光的组成
白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成．
【实例精讲】 白光干涉、衍射时，条纹是彩色的，说明白光是复色光．
3．光的色散
含有多种颜色的光被分散为单色光的现象叫光的色散．
4．光谱
含有多种颜色的光被分解后，各色光按其波长的有序排列就叫光谱．
考点二 色散的几种情况
1．双缝干涉时的色散
(1)用不同的单色光作双缝干涉实验，得到的条纹之间的距离不一样，但都是明暗相间的单色条纹．由Δx＝λ知，不同颜色的光，波长不同．红光波长最长，Δx最大；紫光波长最短，Δx最小．
(2)用白光作双缝干涉实验得到的是彩色条纹，发生了色散．可把白光通过双缝想象成由七种颜色的光同时通过双缝发生干涉，由于条纹间距不一样，就形成了彩色条纹．
2．单缝衍射时的色散
(1)用不同的单色光作单缝衍射的实验，得到的条纹宽度不一样，红光的条纹最宽，紫光的条纹最窄．
(2)用白光作单缝衍射实验得到的是彩色条纹，发生了色散．
3．薄膜干涉时的色散
(1)薄膜干涉中相干光的获得
光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差．
(2)竖直肥皂膜干涉条纹特点及成因
①如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹．单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹．
②白光干涉图样是彩色的：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．
③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．
4．折射中的色散
(1)棱镜
①定义：光学研究中常用棱镜的横截面为三角形，有的棱镜的横截面为梯形，通常都简称为棱镜．
②光学作用：光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折，如右图中所示的θ为光的偏向角，光的偏向角越大，棱镜对光的偏折程度越大．棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律．
(2)光折射时的色散
一束白光通过三棱镜后扩展成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光组成的光带，这种现象称为折射时的色散．从右图中可以看出，红光(波长较长)通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光要小，而紫光(波长较短)偏折的程度比其他颜色的光要大．
【说明】 ①光谱的产生表明，白光是各种单色光组成的复色光．由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同，所以产生了色散现象．②色散现象表明，棱镜材料对不同色光的折射率是不同的．紫光经棱镜后偏折程度最大，红光偏折程度最小，所以棱镜材料对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小．③由折射率的定义n＝可知，在棱镜中紫光的速度最小，红光的速度最大．
【例1】 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，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劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将如何变化？
【导思】 1.劈尖干涉条纹是哪两个面的反射光产生的？
2．干涉条纹的疏密与什么因素有关？
【解析】
光线在空气膜的上下表面上反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹．设空气膜顶角为θ，d1、d2处为两相邻明条纹，如图所示，则两处光的路程差分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2，因为δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ.设条纹间距为Δl，则由几何关系得＝tanθ，
即Δl＝.当抽去一张纸片时θ减小，Δl增大，即条纹变疏．
【答案】 条纹变疏
【点拨】 干涉现象中路程差为波长整数倍时出现亮条纹，对于劈尖干涉两玻璃间的空气层很薄，出现亮条纹对应的路程差应为λ，暗条纹对应的路程差应为.
干涉条纹是由空气层上下两表面的反射光叠加而产生的．
(多选)如图所示是在一次对精密加工面采用光学手段检查所得到的光的干涉图样，下列说法正确的是( BC )
A．干涉条纹是a的上表面和b的下表面的反射光波叠加而成的
B．干涉条纹是a的下表面和b的上表面的反射光波叠加而成的
C．d处加工面上凸
D．d处加工面下凹
解析：d处相当于条纹间距变大，空气层的厚度变薄，即d处加工面凸起．
【例2】 如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则( )
A．从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
B．从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
C．从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光
D．从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光
【导思】 1.题目中给出的中空三棱镜与在空气中放置的玻璃三棱镜有什么不同？
2．水对红光和紫光的折射率相同吗？对谁的折射率大？折射率大折射角一定小吗？
【解析】
由红光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏离原来方向比红光严重，并且向顶端偏折，光路图如右图所示，所以从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，选项B正确．
此类问题要抓住折射的实质，不能与空气中的玻璃三棱镜相混，出现偏向底边的错误．
【答案】 B
发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面处，如图所示．现考虑光源ab发出的靠近图中虚线的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示紫光成的像的长度，则( D )
A．l1
C．l2>l1>l0 D．l2
1．激光的产生
激光是人类在实验室里激发出的在自然界中没有的光．激光是一种特殊的光，自然界中的发光体不能发出激光．
2．激光的特点
(1)激光是人工产生的相干光
激光的频率单一，相干性非常好，激光可以像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物．
(2)激光束的平行度和方向性非常好
激光的光束高度平行，这样，激光的能量就不容易发散，激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度．
(3)激光的强度大，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，可使被照射物体在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温．
(4)激光单色性很好
激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的．
【例3】 (多选)对激光的认识，下列说法中正确的是( )
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．激光已经深入到我们生活的各个方面
【导思】 1.激光与自然光有什么区别？
2．激光是怎么产生的？
【解析】 要知道激光的产生、特点及应用．
【答案】 CD
(多选)关于激光与自然光，下列说法中正确的是( AC )
A．激光只含一种频率的光，而自然光含有各种频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的电磁本质，它们都是电磁波
D．激光与自然光没有区别
考点四 激光的应用
1．激光的应用举例与对应的特性
特点 性质 应用
相干性 激光具有频率单一、相位差恒定的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性 光纤通信，全息照相
平行度 激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度 精确的测距，读取光盘上记录的信息等
亮度高 它可以在很小的范围和很短的时间内集中很大的能量 切割金属，医用激光，激发核反应，激光育种，激光武器等
2.全息照相
右图是拍摄全息照片的基本光路．同一束激光被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光)，另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)．参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹．底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱．
【例4】 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
【导思】 1.光发生干涉的条件是什么？
2．激光的什么特性与干涉条件相符合？
【解析】 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．故本题的正确选项是C.
【答案】 C
(多选)下列说法中正确的是( BCD )
A．如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
B．激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息
C．激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪
D．从本质上说激光是一种横波
解析：如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略小些；激光是一种人工产生的相干光，因此可对它进行调制来传递信息；激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪；激光是一种横波，故B、C、D正确．
1．红光和紫光相比( B )
A．在真空中传播时，紫光的速度比较大
B．在玻璃中传播时，红光的速度比较大
C．玻璃对红光的折射率较紫光大
D．在玻璃中传播时，紫光的速度比较大
解析：因为各种色光在真空中的传播速度都为3×108 m/s，所以A错误．因为玻璃对红光的折射率较玻璃对紫光的折射率小，根据n＝得红光在玻璃中的传播速度比紫光大，所以B正确，C、D错误．
2．(多选)纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除．这是利用激光的( BC )
A．单色性 B．方向性好
C．高能量 D．粒子性
解析：激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上用“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或进行其他外科手术．
3．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使在被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( B )
A.λ B.λ C.λ D．λ
解析：为减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即路程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的.
4．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？
答案：1.23×10－7 m
解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2.紫外线在真空中的波长是λ＝c/f＝3.7×10－7 m，在膜中的波长是λ′＝λ/n＝2.47×10－7 m，因此膜的厚度至少是1.23×10－7 m.
5．利用激光遇到物体发生反射，可以测定物体的有关参量．如图甲所示，B是固定的集激光发射和接收于一体的装置，C为一辆在水平地面上做匀速直线运动的小车．现使B对准正在行驶的小车C，每隔一个固定时间T0发射一激光脉冲，如图乙中幅度大的波形所示；而B接收到的由小车C反射回来的脉冲，如图乙中幅度小的波形所示．发射和接收激光脉冲的时间间隔如图乙所示，T0、T、ΔT均已知，设光在空气中的传播速度为c.请根据以上所给信息：
(1)判断小车的运动方向(“向左”或“向右”)；
(2)计算小车速度的大小．
答案：(1)小车向右运动 (2)
解析：(1)由于激光发射装置B每隔一个固定时间T0发射一激光脉冲，若小车不动，从发射激光脉冲到接收到返回的激光脉冲的时间间隔应该是恒定的，而从题图乙的波形看，从发射到接收的时间间隔逐渐增大，因此可以判断小车C的运动方向与激光发射的方向相同，即小车向右运动．
(2)
画出运动示意图如图所示．
s＝OD－OA＝c(t2－t1)
t2－t1＝－
小车从A运动到D所用的时间为t′＝T0－＋
＝T0＋ s＝v·t′
解得v＝