
1.知道雙縫干涉和薄膜干涉,知道形成明暗條紋的條件。 2.知道光的衍射、偏振現(xiàn)象。 3.知道相對論的兩個基本假設(shè)和兩個時空觀的結(jié)論。
一、光的干涉1.定義:在兩列光波疊加的區(qū)域,某些區(qū)域相互加強(qiáng),出現(xiàn)____條紋,某些區(qū)域相互減弱,出現(xiàn)____條紋,且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。2.條件:兩列光的頻率______、相位差恒定、振動方向相同。3.雙縫干涉(1)雙縫干涉圖樣特點(diǎn):單色光照射時,形成明暗相間的等間距的干涉條紋;白光照射時,中央為________條紋,其余為______條紋。(2)條紋間距:Δx=_______,其中L是雙縫到屏的距離,d是雙縫間的距離。
二、光的衍射發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:當(dāng)障礙物尺寸與光的波長相當(dāng),甚至小于光的波長時,衍射現(xiàn)象十分明顯。
三、光的偏振1.自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿__________振動的光,而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。2.偏振光:在垂直于光的傳播方向的平面上,具有______方向振動的光。3.偏振光的形成(1)讓自然光通過________形成偏振光。(2)讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和______,反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。4.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種____波。
四、相對論1.狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對性原理:在所有的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是______的。(2)光速不變原理:在所有的慣性參考系中,測得的真空中的光速都相同。
2.相對論時空觀的兩個結(jié)論(1)時間延緩效應(yīng)不同慣性參考系中,兩個事件之間的時間間隔是不同的,Δt′=__________。(2)長度收縮效應(yīng)當(dāng)物體相對于觀測者運(yùn)動時,在運(yùn)動方向上,觀測者測量到該物體的長度要縮短,而垂直于運(yùn)動方向的長度不會發(fā)生變化,l′=__________。
1.思考判斷(1)光的顏色由光的頻率決定。( )(2)頻率不同的兩列光波不能發(fā)生干涉。( )(3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫的作用是使白光變成單色光。( )(4)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫的作用是用“分光”的方法使兩列光的頻率相同。( )(5)陽光下茂密的樹林中,地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。( )(6)泊松亮斑是光的衍射形成的。( )(7)光遇到障礙物時都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。( )(8)自然光是偏振光。( )
2.(2023·北京卷,2)陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋,這種現(xiàn)象屬于光的( )A.偏振現(xiàn)象 B.衍射現(xiàn)象C.干涉現(xiàn)象D.全反射現(xiàn)象解析 陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋,這種現(xiàn)象屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象,故C正確。
3.下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象說法中正確的是( )A.甲中荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠將光線會聚而形成的B.乙中將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫間距調(diào)小,則干涉條紋間距變小C.丙中用加有偏振濾光片的相機(jī)拍照,可以拍攝清楚汽車內(nèi)部的情景D.丁中肥皂膜在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象
考點(diǎn)二 光的衍射和偏振現(xiàn)象 相對論
考點(diǎn)三 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合
2.薄膜干涉(1)形成原因如圖2所示,豎直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時,在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來,形成兩列頻率相同的光波,并且疊加。
(3)薄膜干涉的應(yīng)用干涉法檢查平面,如圖3所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照射,如果被檢平面是平整光滑的,我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲。
例1 在圖4所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光源S到縫S1、S2距離相等,P0為S1S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。用波長為400 nm的光實(shí)驗(yàn)時,光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋),P處呈現(xiàn)第3條亮條紋。當(dāng)改用波長為600 nm的光實(shí)驗(yàn)時,P處將呈現(xiàn)( )A.第2條亮條紋B.第3條亮條紋C.第2條暗條紋D.第3條暗條紋
1.(2023·江蘇卷,6)用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到的干涉條紋如圖5甲所示,改變雙縫間的距離后,干涉條紋如圖乙所示,圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼? )
例2 如圖6所示,關(guān)于薄膜干涉現(xiàn)象及其應(yīng)用,下列說法正確的是( )
A.如圖甲所示,豎直放置的肥皂液膜,來自前后兩個面的反射光發(fā)生干涉,形成明暗相間的豎直條紋C.如圖丙所示,利用光的干涉檢查平整度,用單色光從上面照射,空氣膜的上下兩個表面反射的兩列光波發(fā)生干涉,圖中條紋彎曲說明此處是凹下的D.如圖丁所示,把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上,讓單色光從上方射入,從上往下看凸透鏡,可以看到等間距的明暗相間的圓環(huán)狀條紋
2.(2023·山東卷,5)如圖7所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖,G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán),C為待測柱形樣品,C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板,會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時,下列說法正確的是( )A.劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動
解析 由題知,C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時,G增加的高度大于C增加的高度,所以標(biāo)準(zhǔn)平面石英板被頂起,劈形空氣層的厚度變大,且同一厚度的空氣膜向劈尖移動,則條紋向左移動,故A正確。
1.對光的衍射的理解(1)波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況,只有在光的波長比障礙物小得多時,光才可以看作是沿直線傳播的。
2.單縫衍射與雙縫干涉的比較
3.光的干涉和衍射的本質(zhì)光的干涉和衍射都屬于波的疊加,從本質(zhì)上看,干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理,都可認(rèn)為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波,在屏上疊加形成的。
4.光的偏振(1)自然光與偏振光的比較
(2)偏振光的應(yīng)用:加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。
例3 (多選)(2022·山東卷,10)某同學(xué)采用圖8甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象,狹縫S1、S2的寬度可調(diào),狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫,實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是( )
A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當(dāng)光通過狹縫時,也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,其他條件不變,圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時,增加L,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時,若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍,P點(diǎn)處一定是暗條紋
例4 (多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象能反映光的偏振特性及其應(yīng)用的是( )A.一束自然光相繼通過兩個偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片,透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時,反射光是偏振光C.日落時分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使圖像更清晰D.通過手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋
解析 在垂直于傳播方向的平面上,沿著某個特定方向振動的光是偏振光,選項A、B反映了光的偏振特性;選項C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用;選項D是光的衍射現(xiàn)象。故A、B、C正確,D錯誤。
例5 (多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘,飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢,下列說法正確的有( )A.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C.地球上的人觀測到地球上的鐘較快D.地球上的人觀測到地球上的鐘較慢解析 根據(jù)相對論,運(yùn)動的時鐘變慢,這是一種觀測效應(yīng)。結(jié)合運(yùn)動的相對性,故飛船上的人觀測到地球上的鐘較慢,認(rèn)為飛船上的鐘較快。地球上的人觀測到飛船上的鐘較慢,認(rèn)為地球上的鐘較快,故A、C正確。
例6 (2023·重慶卷,5)某實(shí)驗(yàn)小組利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋,發(fā)現(xiàn)在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣,發(fā)現(xiàn)a光的折射角比b光的大,則( )A.在空氣中傳播時,a光的波長比b光的大B.在水中傳播時,a光的速度比b光的大C.在水中傳播時,a光的頻率比b光的小D.由水射向空氣時,a光的全反射臨界角比b光的小
3.(多選)如圖9所示,兩束單色光a、b從水下面射向A點(diǎn),光線經(jīng)折射后合成一束光c。則下列說法正確的是( )A.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別用a、b光做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距B.用a、b光分別做雙縫干涉時它們的干涉條紋寬度都是不均勻的C.在水中a光的臨界角大于b光的臨界角D.若a光與b光以相同入射角從水射向空氣,在不斷增大入射角時水面上首先消失的是b光
對點(diǎn)練1 光的干涉現(xiàn)象1.(2022·浙江6月選考,4)關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是( )A.用復(fù)色光投射就看不到條紋B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相間條紋D.藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大
2.殲-20是我國自主研制的第五代戰(zhàn)斗機(jī),其優(yōu)秀的性能受到全世界的關(guān)注。殲-20光學(xué)著陸系統(tǒng)中用到了雙縫干涉的知識,如圖1甲所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用綠光照射單縫S時,在屏上觀察到如圖乙所示的條紋;僅改變一個實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如圖丙所示。改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是( )A.增大單縫和雙縫間的距離B.減小雙縫之間的距離C.減小雙縫到光屏的距離D.將綠光換為紫光
3.(多選)(2024·天津西青區(qū)模擬)圖2甲是用光的干涉法檢測物體表面平整程度的裝置,其中M為標(biāo)準(zhǔn)板,N為水平放置的待檢測物體,入射光豎直向下照射,圖乙為觀察到的干涉條紋,下列說法正確的是( )
A.入射光的波長越長,干涉條紋的條數(shù)越少B.M、N之間墊塊的高度越高,干涉條紋的條數(shù)越少C.P點(diǎn)所對應(yīng)待檢測物的表面相對Q點(diǎn)所對應(yīng)待檢測物的表面是凸起的D.P點(diǎn)所對應(yīng)待檢測物的表面相對Q點(diǎn)所對應(yīng)待檢測物的表面是凹下的
4.如圖3實(shí)驗(yàn)裝置,單色線光源S垂直紙面水平放置,平面鏡水平放置在桌面上。單色線光源S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上,一部分通過平面鏡反射后再入射到光屏上,光屏上會出現(xiàn)明暗相間的條紋,下列說法正確的是( )A.光屏上的條紋與水平面垂直,是光的干涉現(xiàn)象B.光屏上的條紋與水平面平行,是光的衍射現(xiàn)象C.將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離線光源S,相鄰條紋間距增大D.將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡,相鄰條紋間距減小
解析 平面鏡的反射光相當(dāng)于從S的像點(diǎn)發(fā)出的光,所以該裝置類似于雙縫干涉裝置,能在光屏上觀察到與鏡面平行的干涉條紋,不是光的衍射現(xiàn)象,A、B錯誤;將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離線光源S,即L增大,則屏上的兩個相鄰條紋間的距離增大,C正確;若將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡平移,相當(dāng)于減小了兩束干涉光的間距d,則屏上的兩個相鄰條紋間的距離增大,D錯誤。
5.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖4所示。光源S到S1、S2的距離相等,O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出的波長為λ的光,經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點(diǎn),經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn),由S1到O點(diǎn)與由S2到O點(diǎn),光傳播的時間差為Δt。玻璃片厚度為10λ,玻璃對該波長光的折射率為1.5,空氣中光速為c,不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是( )
對點(diǎn)練2 光的衍射和偏振現(xiàn)象 相對論6.物理光學(xué)主要研究光的本性以及光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律。下列關(guān)于物理光學(xué)知識的理解正確的是( )A.泊松亮斑是光通過圓孔衍射時形成的B.光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉原理C.白光通過三棱鏡后出現(xiàn)的彩色圖樣是光的衍射現(xiàn)象D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強(qiáng)度
解析 泊松亮斑是光通過不透明的小圓盤發(fā)生衍射時形成的,A錯誤;光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉原理,B正確;白光通過三棱鏡呈現(xiàn)彩色圖樣是光的色散現(xiàn)象,C錯誤;在鏡頭前加裝一個偏振片,以消除反射光的透射,D錯誤。
7.(2023·天津卷,4)下列四幅圖能說明光是橫波的是( )
解析 只有光的偏振現(xiàn)象能說明光的傳播方向與振動方向垂直,即能說明光是橫波,其他的現(xiàn)象均不能說明光是橫波,如A項的全反射現(xiàn)象,說明光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)發(fā)生的現(xiàn)象,B項的干涉現(xiàn)象和D項的衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,故C正確,A、B、D錯誤。
8.如圖5所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列,亮條紋的顏色依次是( )
圖5A.紅黃藍(lán)紫B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃D.藍(lán)黃紅紫
對點(diǎn)練3 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合9.(多選)《夢溪筆談》是中國科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻(xiàn),書中對彩虹作了如下描述:“虹乃雨中日影也,日照雨則有之”。如圖6是彩虹成因的簡化示意圖,設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是( )
A.水滴對a光的臨界角小于對b光的臨界角B.在水滴中,a光的波長大于b光的波長C.在水滴中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度D.a、b光分別通過同一雙縫干涉裝置,a光的相鄰亮條紋間距較小
10.如圖7所示,一束光由半圓形玻璃磚的右側(cè)面沿半徑射入,經(jīng)AB界面折射后分為a、b兩束光,則下列說法正確的是( )A.b光的光子能量小于a光的光子能量B.現(xiàn)將入射光繞O點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動,則a光先消失C.分別用a、b光在同一個雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距D.在半圓形玻璃磚中,b光的傳播時間小于a光的傳播時間
11.(2024·廣州大學(xué)附屬中學(xué)校考)以下四幅圖片是來自課本的插圖,結(jié)合圖片分析下列說法中正確的是( )
A.圖甲是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖,當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后會在a界面發(fā)生全反射B.圖乙是雙縫干涉示意圖,若只減小屏到擋板間距離,兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小C.圖丙是針尖在燈光下發(fā)生的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象反映了光的干涉現(xiàn)象D.圖丁是自然光通過偏振片P、Q的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,右邊是光屏。當(dāng)P固定不動緩慢轉(zhuǎn)動Q時,光屏上的光亮度將一明一暗交替變化,此現(xiàn)象表明光波是縱波
C級 培優(yōu)加強(qiáng)練12.如圖8所示,截面為等腰直角三角形ABC的玻璃磚,∠B=90°,一束頻率為f=6×1014 Hz的光線從AB面中點(diǎn)處垂直射入棱鏡,在AC面發(fā)生全反射,從BC面射出后,進(jìn)入雙縫干涉裝置。已知AC長度LAC=0.3 m,雙縫間距d=0.2 mm,光屏與雙縫間距離L=1.0 m,光在真空中的傳播速度為c=3.0×108 m/s。求:(1)玻璃磚對該光線的折射率的最小值n;(2)光線在玻璃磚中傳播的最短時間t;(3)光屏上相鄰亮條紋的間距Δx。
這是一份2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)第十三章 光學(xué) 第二講 光的波動性 相對論課件+講義(教師+學(xué)生)+跟蹤練習(xí),文件包含第十三章光學(xué)第2講光的波動性相對論pptx、第十三章光學(xué)第2練光的波動性相對論-學(xué)生跟蹤練習(xí)docx、第十三章光學(xué)第2講光的波動性相對論-教師講義docx、第十三章光學(xué)第2講光的波動性相對論-學(xué)生復(fù)習(xí)講義docx等4份課件配套教學(xué)資源,其中PPT共58頁, 歡迎下載使用。
這是一份新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章光學(xué)電磁波相對論第2節(jié)光的波動性電磁波相對論課件,共52頁。PPT課件主要包含了內(nèi)容索引,強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略,增素能精準(zhǔn)突破,頻率相等,波長的整數(shù)倍,奇數(shù)倍,前后表面,足夠小,明暗相間,逐漸變暗等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2024屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第十五章光學(xué)電磁波與相對論第2節(jié)光的波動性電磁波相對論課件,共46頁。PPT課件主要包含了光的干涉,白色亮,光的衍射,差不多,明暗相間,逐漸變暗,光的偏振,一切方向,偏振光的形成,偏振片等內(nèi)容,歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊
注冊成功