【物理】2019届二轮复习第55讲光的干涉、衍射和偏振现象教案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习第55讲光的干涉、衍射和偏振现象教案（全国通用）

第55讲 光的干涉、衍射和偏振现象 ‎【教学目标】‎ ‎1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件.‎ ‎2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.‎ ‎3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．‎ ‎【教学过程】‎ ‎ ‎ ‎★重难点一、光的干涉★‎ ‎1．光的干涉 ‎(1)明暗条纹的判断方法 ‎①单色光 a．如图所示，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。‎ b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2…)时，光屏上出现暗条纹。‎ ‎②白光：光屏上出现彩色条纹。‎ ‎③中央条纹为明条纹。‎ ‎(2)双缝干涉条纹是等间距的，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 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，即Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现明条纹。‎ 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，即Δr＝(2n＋1)(n ‎＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。‎ 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。‎ ‎[典题1]　(2016·成都模拟)如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10－6 m，今分别用A、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4×10－7 m；‎ ‎(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)；‎ ‎(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。‎ ‎【答案】　(1)暗条纹　(2)亮条纹 (3)见解析 ‎【解析】　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝＝得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m 根据路程差Δx＝2.1×10－6 m 所以N1＝＝＝3.5‎ 由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δx是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。‎ ‎(2)根据临界角与折射率的关系sin C＝得n＝＝ 由此可知，B光在空气中波长λ3为 λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m 所以N2＝＝＝4‎ 可见，用B光作光源，P点为亮条纹。‎ ‎(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗。‎ ‎★重难点二、光的衍射★‎ ‎1.干涉和衍射的比较 内容 干涉 衍射 现象 在光重叠区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象 产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小 典型实验 杨氏双缝实验 单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射)‎ 图 样 特 点 不同点 条纹 宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽 条纹 间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度 情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 ‎2.对光的衍射的理解 ‎①干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显。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。‎ ‎②衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。‎ ‎3.区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 ‎(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。‎ ‎(2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄。‎ ‎(3)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。‎ ‎【典型例题】如图所示的4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和同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮条纹)。则属于蓝光的干涉图样的是 ‎【答案】　C ‎【解析】　双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ可知波长λ越大，Δx 越大，故左边第一个是红光，第三个是蓝光。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故从左向右依次是红光(双缝干涉)、蓝光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和红光(单缝衍射)。以上分析可知，故A、B、D错误，C正确。‎ ‎★重难点三、光的偏振★‎ ‎1.自然光和偏振光的比较 自然光(非偏振光)‎ 偏振光 光的 ‎ 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 ‎2.偏振光的应用：‎ 加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。‎ ‎【典型例题】（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 E．无论以SP为轴将B转过多大角度后，在P处都将看到光亮 ‎【答案】BD ‎【解析】　自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，则A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D正确，E错误。‎