第4课时 光的干涉 衍射和偏振
导学目标 1.掌握光的干涉现象产生的条件，特别是双缝干涉中出现明暗条纹的条件及判断方法.2.掌握光产生明显衍射的条件，以及衍射与干涉现象的区别.3.掌握光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．
一、光的干涉 [基础导引]
1．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×107 m，如果用频率
－
6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹． 2．描绘地势高低可以用等高线，描绘静电场可以用等势线，薄膜干涉条纹实际上是等厚线，同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的．利用光的干涉检查平整度时，观察到了干涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的走向，因而不难判断被检测平面的凹下或凸出的位置．为什么薄膜干涉条纹是等厚线？ [知识梳理]
1．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是________的相干光波．屏上某点到双缝的路程差是________________时出现亮条纹；路程差是半波长的________时出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝的距离l之间的关系为____________．
2．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)____________反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应的薄膜厚度________． 特别提醒 1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样． 2．单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹． 二、光的衍射 [基础导引]
太阳光照着一块遮光板，遮光板上有一个较大的三角形孔．太阳光透过这个孔，在光屏上形成一个三角形光斑．请说明：遮光板上三角形孔的尺寸不断减小时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理． [知识梳理]
1．光________________________________的现象叫光的衍射．
2．发生明显衍射的条件：只有在障碍物的尺寸比光的波长小或者跟波长相差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象．
3．泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)．
特别提醒 1.光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．
2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分． 三、光的偏振 [基础导引]
市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片．偏振片与普通的有色玻璃片相比有什么优点？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？利用偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检测？ [知识梳理]
1．偏振：光波只沿____________的方向振动，称为光的偏振．
2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿____________振动的光，而且沿各个方向振动的光波的________都相同，这种光叫做自然光． 3．偏振光：在________于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光．光的偏振证明光是________．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光． 特别提醒 1.自然光通过偏振片后，就变成了偏振光．
2．平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光.
考点一 光的干涉 考点解读
1．明暗条纹的判断方法 (1)单色光
a．如图1所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2?)时，光屏上出现明条纹．
λ
b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2?)时，光屏上出现暗条纹．
2
图1
(2)白光：光屏上出现彩色条纹． (3)中央条纹为明条纹．
2．双缝干涉是等间距的，相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下)．利用双缝干涉实验可测量光波的波长． 3．薄膜干涉
(1)如图2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． (3)原理分析 ①单色光
a．在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍．
图2
Δr＝nλ(n＝1,2,3?)，薄膜上出现明条纹．
λ
b．在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍．Δr＝(2n＋1)(n＝
20,1,2,3?)，薄膜上出现暗条纹． ②白光：薄膜上出现水平彩色条纹． 4．薄膜干涉的应用
干涉法检查平面如图3所示，两板之间形成一楔形空气膜， 用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们 会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不 平整，则干涉条纹发生弯曲． 典例剖析
例1 如图4所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×106 m，分别用A、
－
图3
上 B
两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条 纹？
(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×107 m；
－
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×107 m，当B光从这种介
－
图4
质射向空气时，临界角为37°；
(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象． 跟踪训练1 如图5所示，在双缝干涉实验中，已知SS1＝SS2，且S1、 S2到光屏上P点的路程差Δr＝1.5×106 m.
－
(1)当S为λ＝0.6 μm的单色光源时，在P点处将形成______条纹． (2)当S为λ＝0.5 μm的单色光源时，在P点处将形成______条纹．(均 选填“明”或“暗”)
处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm.求这种单色光的波长．
l
探究所得 掌握条纹间距公式Δx＝λ.
d
跟踪训练2 薄膜干涉在科学技术上有很大应用．如图6甲是干涉法检查平面示意图，图乙是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是______．(选填“上凸”或“下凹”)
图5
例2 用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm，在距离双缝为1.2 m
图6
考点二 衍射与干涉的比较
考点解读
1．衍射与干涉的比较
两种现象 比较项目 不 同 点 条纹宽度 条纹间距 亮度情况 条纹宽度不等，中央最宽 各相邻条纹间距不等 中央条纹最亮，两边变暗 条纹宽度相等 各相邻条纹等间距 条纹清晰，亮度基本相等 单缝衍射 双缝干涉 相同点 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条纹 特别提醒 1.白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同． 2．区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．
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． 典例剖析
例3 在杨氏双缝干涉实验中，如果 ( ) 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，屏上将呈现红黑相间的条纹
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
跟踪训练3 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图7的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是 ( )
图7
A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d 考点三 光的偏振 考点解读
1．偏振光的产生方式
(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器． (2)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．
注意 不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，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． 2．偏振光的理论意义及应用
相关推荐：
loading