光的波动性 电磁波
题型一 光的干涉 1.双缝干涉
(1)条纹间距:相邻亮纹或相邻暗纹的间距Δx与双缝到屏的距离l成正比,与两狭缝之间距离d成反比,与光的波长λ成正比,Δx=
lλ。 d亮纹区:光的路程差Δr=r2-r1=kλ(k=0,1,2,…),光屏上出现亮条纹。 暗纹区:光的路程差Δr=r2-r1=(2k+1)
?(k=0,1,2,…),光屏上出现暗条纹。 2
(2)条纹特点
①单色光:明暗相间、等间距的条纹,条纹间距与波长成正比。 ②白光:中央亮条纹,两侧出现彩色条纹。 2.薄膜干涉
(1)如图所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。
(2)光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来,形成两列频率相同的光波,并且叠加,两列光波同向叠加,出现亮纹;反向叠加,出现暗纹。 (3)条纹特点:①单色光:明暗相间的水平条纹;②白光:彩色水平条纹。 (4)观察薄膜干涉条纹时,应该与光源处在薄膜的同一侧观察。 3.应用
(1)干涉法检查平面
如图所示,检查精密零件的表面质量,将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄
片,使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气膜,单色光从上面照射,入射光在空气层的上、下表面反射出两列光波叠加情况,从反射光中看到干涉条纹,根据干涉条纹的形状,来确定工件表面情况。 (2)镜片增透膜
在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂一层薄膜,当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的薄膜的两个面上的反射光的路程差恰好等于强度的作用。
[典例1] 用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后( ) A.干涉条纹消失
B.彩色条纹中的红色条纹消失 C.中央条纹变成暗条纹 D.中央条纹变成红色
变式1:如图是光的双缝干涉的示意图。用单色光做双缝干涉实验,P为第二条亮纹的中点,改用频率较高的单色光再做实验(其他不变)时,则第二条亮纹中点的位置( )
?时,在4?,因而相互抵消,达到减小反射光、增大透射光2
A.仍在P点 B.在P点上方 C.在P点下方
D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮纹 题型二 光的衍射 1.衍射与干涉的比较 条纹宽条纹宽度不等,中央最宽 不同点 度 条纹间各相邻条纹间距不等 距 各相邻条纹等间距 条纹宽度相等 单缝衍射 双缝干涉 亮度情中央条纹最亮,两边变暗 况 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相同点 条纹 2.干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果,从本质上讲,衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。在衍射现象中,可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波,它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹。
说明:(1)白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹,但其光学原理不同。 (2)区分干涉和衍射,关键是理解其本质,实际应用中可以从条纹宽度,条纹间距、亮度等方面加以区分。
(3)干涉和衍射是波的特性,波长越长,干涉和衍射现象越明显,条纹越宽。光在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别。 [典例2] 下列现象中,属于光的衍射的是( ) A.雨后天空出现彩虹
B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象
D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
变式2:如图所示的四种明暗相间的条纹,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(灰黑色部分表示亮纹)。则在下面的四个图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是( )
A.红、黄、蓝、紫 C.蓝、紫、红、黄 题型三 光的偏振 1.自然光与偏振光的比较 光的直接从光源发出的光 来源 自然光通过偏振片后的光 自然光(非偏振光) 偏振光 B.红、紫、蓝、黄 D.蓝、黄、红、紫
清晰条纹,亮度基本相等 光的振 动方向 2.偏振片并非刻有狭缝,而是其具有一种特性,即存在一个透振方向,只让平行于该方向振动的光通过,其他振动方向的光被吸收了。 3.自然光经过偏振片后就变成了偏振光。
4.平时我们所看到的绝大部分光,除直接从太阳、电灯等光源发出的光外,都是偏振光。 5.偏振光的应用:应用于照相机镜头、立体电影等。
[典例3] (多选)“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬,奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量。偏振光通过糖水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标度值相比较,就能确定被测样品的含糖量了,如图所示,S是自然光源,A,B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,最后将被测样品P置于A,B之间,则下列说法中正确的是( )
在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿任意方向,且沿各个方向光振动的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿特定方向
A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于α D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α
变式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
题型四 激光
1.激光:是人工产生的自然界中没有的光。 2.特点:平行度好,亮度高,相干性好。
3.激光的应用:激光测距、激光通信、激光炮弹、全息照相、工业探伤、激光全息摄影、切割金属、激光手术等。
[典例4] (多选)将激光束的宽度聚焦到纳米级(10 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.相干性好 C.平行度好 D.高能量
变式4:激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是( ) A.激光是纵波
B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同 C.两束频率不同的激光能产生干涉现象
D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 题型五 电磁波的产生和传播 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
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2.对电磁波的认识
(1)电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。
(2)不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,速度越小。 (3)v=λf,f是电磁波的频率,即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f=可改变f,从而改变电磁波的波长λ。
[典例5] 下列关于电磁波的说法正确的是( )
1,改变L或C即2πLC
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