2024高考物理一轮复习第十三章波与相对论第4讲光的波动性教案

2024年

【2024最新】精选高考物理一轮复习第十三章波与相对论第4讲光的波动

性教案

(实验：用双缝干涉测量光的波长)

知识点一 光的干涉

1.定义：两列 、 、 相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫

光的干涉现象. 2.双缝干涉

(1)现象：单色光干涉时观察到明暗相间的条纹；白光缝干涉的现象为中央是

条纹，两边是 条纹.

(2)亮、暗条纹的判断：Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)，即到双缝的距离差为波长的 倍的点出现亮条纹；Δx＝nλ＋λ(n＝0,1,2，…)，即到双缝的距离差为半波

长 倍的点出现暗条纹.

3.薄膜干涉

光照射到薄膜上时，薄膜 表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象.若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉

条纹.

答案：1.频率 相位 振动方向 2.(1)白色 彩色 (2)整数 奇数 3.

前、后

知识点二 光的衍射

1.定义：光离开直线路径绕到障碍物 的现象叫光的衍射，衍射产生的明

暗条纹或光环叫衍射图样. 2.发生明显衍射的条件

只有当障碍物的 跟光的波长相比差不多，甚至比光的波长还

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的时候，衍射现象才会明显.

3.衍射图样 (1)单缝衍射

①单色光：明暗相间的不等距条纹，中央条纹最宽最亮，两侧条纹具有

性.

②白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是

紫光，远离中央的是红光.

(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑，称为 亮斑(证实

波动性).

答案：1.阴影里 2.尺寸 小 3.(1)对称 (3)泊松

知识点三 光的偏振

1.偏振现象

横波只沿某一 振动，称为波的偏振现象.

2.自然光

若光源发出的光，包含着垂直于光传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个

方向振动的光波的 都相同，这种光叫自然光.

3.偏振光

在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个 振动的光，叫偏振光.

例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.见示意图.

答案：1.特定方向 2.强度 3.特定方向 (1)横波、纵波都能发生偏振现象.( )

(2)当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于0时，出现亮条

纹.( )

(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光.( ) (4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的.( )

(5)阳光在水面的反射光是偏振光.( )

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答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√

考点 光的干涉及衍射

1.单缝衍射与双缝干涉的比较

条纹 宽度 不 同 点 条纹 间距 亮度 情况 相同点 单缝衍射条纹宽度不等，中央最宽 双缝干涉条纹宽度相等 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 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 2.光的干涉和衍射的本质：光的干涉和衍射都属于光的叠加.从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的.

考向1 双缝干涉的分析与计算

[典例1] (2015·新课标全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1 (填“>”“＝”或“<”)Δx2.若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为 10.5 mm，则双缝之间的距离为 mm.

[解析] 由公式Δx＝λ可知，Δx1>Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx＝ mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝，代入数据得d＝0.300 mm.

[答案] > 0.300 考向2 薄膜干涉的分析

[典例2] 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，在一块平板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

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等；(2)任意相邻两条明条纹所对应的薄膜厚度恒定，现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )

甲(侧视图) 乙

A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失

[解析] 撤去一张纸后劈形空气的薄膜的劈度减缓，相同水平距离上，劈度厚度变化减小，以致波程变化减小，条纹变宽，条纹数量变少(变疏)，故A正确.

[答案] A

考向3 光的干涉图样与衍射图样的比较

[典例3] (2017·福建龙岩调研)如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样.分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )

A.a、b是光的干涉图样 B.c、d是光的干涉图样

C.形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短 D.形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短

[解析] 干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误.

[答案] A

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：双缝干涉的条纹的宽度相同；而单缝衍射的条纹，中

央条纹最宽，两侧的条纹逐渐变窄.

(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)根据条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，而

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单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗.

考点 光的偏振现象

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.

2.偏振光的理论意义及应用

(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波. (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.

考向1 偏振现象的理解

[典例4] 如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q

之间，B点位于Q右侧.旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是( )

A.A、B均不变 B.A、B均有变化

D.A有变化，B不变

C.A不变，B有变化

[解析] 白炽灯光包含向各方向振动的光，且各个方向振动的光的强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当P旋转时，只有与Q的偏振方向一致时才有光透过，因此B点的

光强有变化，选项C正确.

[答案] C

考向2 偏振现象的应用

[典例5] 假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.以下措施

中可行的是( )

A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的