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第40講 光(干涉、衍射、偏振、全反射) 思維導(dǎo)圖破解高中物理(全國通用)(導(dǎo)圖+PPT課件+逐字稿)

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  1. 二一教育資源

第40講 光(干涉、衍射、偏振、全反射) 思維導(dǎo)圖破解高中物理(全國通用)(導(dǎo)圖+PPT課件+逐字稿)

資源簡介

光(干涉、衍射、偏振、全反射)講義(教師逐字稿)
課程簡介:PPT(第 1 頁):同學(xué)好,我們又見面了,上次課講的內(nèi)容
鞏固好了么,要是感覺有什么問題,可以課后和我聯(lián)系,我們今天的
內(nèi)容是關(guān)于光(干涉、衍射、偏振、全反射)的相關(guān)概念和知識點,
讓我們來一起看一下。
PPT(第 2 頁):光(干涉、衍射、偏振、全反射)部分是選修 3-4 的重
點內(nèi)容,主要考察內(nèi)容就是概念理解和幾何光學(xué)的應(yīng)用,同學(xué)要重視
條件和特點,在這個基礎(chǔ)上進行題型鞏固。
PPT(第 3 頁):我們看一下目錄,還是老樣子,梳理知識體系和解決經(jīng)
典問題實例。
PPT(第 4 頁):我們先來看一下知識體系的梳理部分。
PPT(第 5 頁):這是我們關(guān)于光(干涉、衍射、偏振、全反射)的總
框架,主要包括兩大部分:光的干涉、衍射和偏振和光的折射、全反
射。
PPT(第 6 頁):OK,我們先說光的干涉。
1.產(chǎn)生條件:
兩列光的頻率相同,振動方向相同,且具有恒定的相位差,才能產(chǎn)生
穩(wěn)定的干涉圖樣。
2.兩種典型的干涉:
(1)楊氏雙縫干涉。
①原理如圖 1 所示。
②明、暗條紋的條件
(Ⅰ)單色光:形成明暗相間的條紋,中央為明條紋。
a.光的路程差Δr=r2-r1=kλ(k=0,1,2,…),光屏上出現(xiàn)明條
紋。
b.光的路程差Δr=r2-r1=(2k+1)λ/2(k=0,1,2,…),光屏上
出現(xiàn)暗條紋。
(Ⅱ)白光:光屏上出現(xiàn)彩色條紋,且中央亮條紋是白色(填寫顏色)。
③相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距公式:Δx=lλ/d。
(2)薄膜干涉。
①相干光:光照射到透明薄膜上,從薄膜的兩個表面反射的兩列光波。
②圖樣特點:同雙縫干涉,同一條亮(或暗)紋對應(yīng)薄膜的厚度相等。
單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋,白光照射薄膜時,形成彩色
條紋。
PPT(第 7 頁):再看一下光的衍射
1.光的衍射
(1)發(fā)生明顯衍射的條件:只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長相差不多,
甚至比光的波長還小的時候,衍射現(xiàn)象才會明顯。
(2)衍射條紋的特點:
①單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較。
單縫衍射 圓孔衍射
中央為亮且寬的條紋,兩側(cè)為 ①中央是大且亮的圓形亮斑,周 單色
明暗相間的條紋,且越靠外, 圍分布著明暗相間的同心圓環(huán), 光
亮條紋的亮度越弱,寬度越小 且越靠外,圓形亮條紋的亮度越
弱,寬度越小;②亮環(huán)或暗環(huán)間
的距離隨圓孔半徑的增大而減小
中央為亮且寬的白色條紋,兩
側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度變窄
中央是大且亮的白色亮斑,周圍
白光 的彩色條紋,其中最靠近中央
是不等間距的彩色的同心圓環(huán)
的色光是紫光,離中央最遠的
是紅光
②泊松亮斑(圓盤衍射):當(dāng)光照到不透明(選填“透明”或“不透明”)
的半徑很小的小圓盤上時,在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還
有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。
PPT(第 8 頁):好,我們再來看看偏振 。
2.光的偏振現(xiàn)象
(1)偏振
光波只沿某一特定的方向的振動。
(2)自然光
太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光,包括在垂直于傳播方向上沿一切方
向振動的光,而且沿各個方向振動的光波的強度都相同,這種光叫做
自然光。
(3)偏振光
在垂直于傳播方向的平面上,只沿某個特定方向振動的光。光的偏振
證明光是橫波。自然光通過偏振片后,就得到了偏振光。
PPT(第 9 頁):在看一下相關(guān)的考點,首先是光的干涉及衍射。
兩種現(xiàn)象
單縫衍射 雙縫干涉
比較項目
條紋寬度 條紋寬度不等,中央最寬 條紋寬度相等
不同
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距

亮度情況 中央條紋最亮,兩邊變暗 條紋清晰,亮度基本相等
干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象,屬于波的疊加;干涉、 相同點
衍射都有明暗相間的條紋
PPT(第 10 頁):在看一下相關(guān)的考點,首先是光的偏振現(xiàn)象。
自然光和偏振光的比較
自然光(非偏振光) 偏振光
光的來源 直接從光源發(fā)出的光 自然光通過起偏器后的光
在垂直于光的傳播方向的平面 在垂直于光的傳播方向的
光的振動方向 內(nèi),光振動沿任意方向,且沿各 平面內(nèi),光振動沿特定方
個方向振動的光的強度相同 向
PPT(第 11 頁):在看一下光的折射和全反射部分。
光的折射:1.折射現(xiàn)象
光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象,如圖
1 所示。
2.折射定律
(1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與
入射光線分別位于法線的兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦成正比。
(2)表達式:(sinθ1)/sinθ2=n12,式中 n12 是比例常數(shù)。
3.折射率
(1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說明光從真
空射入到該介質(zhì)時偏折大,反之偏折小。
(2)定義式:n=(sinθ1)/sinθ2,不能說 n 與 sin θ1 成正比,與
sin θ2 成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。
(3)計算公式:n=(c)/v,因 v PPT(第 12 頁):再看一下光的全反射部分,1.全反射
(1)定義:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),當(dāng)入射角增大到某一角度時,
折射光線將消失,只剩下反射光線的現(xiàn)象。
(2)條件:①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);②入射角大于等于臨界角。
(3)臨界角:折射角等于 90°時的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率
為 n)射向真空或空氣時,發(fā)生全反射的臨界角為 C,則 sinC=1/n。
介質(zhì)的折射率越大,發(fā)生全反射的臨界角越小。
2.光導(dǎo)纖維
光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射。
PPT(第 13 頁):我們再看看測定玻璃的折射率這塊內(nèi)容。1.實驗原理:
用插針法找出與入射光線 AO 對應(yīng)的出射光線 O′B,確定出 O′點,
畫出折射光線 OO′,然后測量出角θ1 和θ2,代入公式計算玻璃的
折射率。
2.實驗器材:白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、
長方形玻璃磚。
3.實驗過程:
(1)鋪白紙、畫線。
①如圖 2 所示,將白紙用圖釘按在平木板上,先在白紙上畫出一條直
線 aa′作為界面,過 aa′上的一點 O 畫出界面的法線 MN,并畫一條
線段 AO 作為入射光線。
②把玻璃磚平放在白紙上,使它的長邊跟 aa′對齊,畫出玻璃磚的
另一條長邊 bb′。
(2)插針與測量。
①在線段 AO 上豎直地插上兩枚大頭針 P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭
針 P1、P2 的像,調(diào)整視線的方向,直到 P1 的像被 P2 擋住,再在觀
察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針 P3、P4,使 P3 擋住 P1、P2 的像,P4
擋住 P1、P2 的像及 P3,記下 P3、P4 的位置。
②移去玻璃磚,連接 P3、P4 并延長交 bb′于 O′,連接 OO′即為折
射光線,入射角θ1=∠AOM,折射角θ2=∠O′ON。
③用量角器測出入射角和折射角,查出它們的正弦值,將數(shù)據(jù)填入表
格中。
④改變?nèi)肷浣铅?,重復(fù)實驗步驟,列表記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)。
PPT(第 14 頁):這是我們的總圖,因為圖片有點大,可以下載原圖下
來進行研究。
PPT(第 15 頁):接下來我們來一起看一下經(jīng)典題型部分,注意我們在
梳理過程中,也應(yīng)該將我們經(jīng)常遇到的經(jīng)典知識點也梳理上去,這樣
才能既梳理鞏固清楚知識體系,也能清楚出題目的方向。
PPT(第 16—17 頁):第 1 題和答案。
PPT(第 18—19 頁):第 2 題和答案。
PPT(第 20—21 頁):第 3 題和答案。
PPT(第 22 頁):回顧落實。看完視頻題目后,有沒有學(xué)會如何運用知
識體系來解題?我們再次總結(jié)一下梳理知識體系的重要性吧。
PPT(第 23 頁):再來回顧下我們的要點:
①干涉現(xiàn)象是兩個相干光源在一點發(fā)生匯聚,發(fā)生干涉的點到兩個光
源距離只差為波長的整數(shù)倍;
②光具有波動性,所以具有衍射等性質(zhì);
③全反射性質(zhì)和折射定律一般用于幾何光學(xué),做題過程中要畫清光路
圖。
在這中間我們有些小小的提醒:
①折射定律要注意是真空中的光速除以光密介質(zhì)中的光速;
②發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);
PPT(第 24 頁):課后作業(yè)布置,請認真完成我們準(zhǔn)備的題目,因為對
應(yīng)的題型可以充分的對咱們學(xué)習(xí)內(nèi)容進行很好的鞏固和加強,所有題
目難度不是太大,但是是對所學(xué)內(nèi)容非常好的融匯與滲透,也是對學(xué)
習(xí)效果非常好的檢驗。在解答過程中一定要仔細哦。
PPT(第 25 頁):謝謝同學(xué),我們下次再見!(共25張PPT)
學(xué)霸推薦
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
知識體系梳理
Steve林森老師
優(yōu)秀同齡人的陪伴 讓你的青春少走彎路
光(干涉、衍射、偏振、全反射)部分
是選修3-4的重點內(nèi)容,主要考察內(nèi)容
就是概念理解和幾何光學(xué)的應(yīng)用,同學(xué)
要重視條件和特點,在這個基礎(chǔ)上進行
題型鞏固。
使用說明-內(nèi)容說明
01
目 錄
梳理知識體系
CONTENTS
02
解決經(jīng)典問題實例
PA RT 1
梳理知識體系
DREAM OF THE FUTURE
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
光的干涉
光的衍射
光的干涉
衍射和偏振
光的偏振
考點
光(干涉、
衍射、偏振、
全反射)
光的折射
光的折射
全反射
光的全反射
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
1.產(chǎn)生條件:
兩列光的頻率相同,振動方向相同,且具有恒定的相位差,才能產(chǎn)生穩(wěn)
定的干涉圖樣。
光的干涉
光的衍射
2.兩種典型的干涉:
(1)楊氏雙縫干涉。
①原理如圖1所示。
②明、暗條紋的條件
(Ⅰ)單色光:形成明暗相間的條紋,中央為明條紋。
a.光的路程差Δr=r -r =kλ(k=0,1,2,…),光屏上出現(xiàn)明條紋。
2
1
光的干涉
衍射和偏振
b.光的路程差Δr=r -r =(2k+1)λ/2(k=0,1,2,…),光屏上出
2 1
現(xiàn)暗條紋。
(Ⅱ)白光:光屏上出現(xiàn)彩色條紋,且中央亮條紋是白色(填寫顏色)。
③相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距公式:Δx=lλ/d。
(2)薄膜干涉。
光的偏振
考點
①相干光:光照射到透明薄膜上,從薄膜的兩個表面反射的兩列光波。
②圖樣特點:同雙縫干涉,同一條亮(或暗)紋對應(yīng)薄膜的厚度相等。單
色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋,白光照射薄膜時,形成彩色條紋。
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
1.光的衍射
(1)發(fā)生明顯衍射的條件:只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長相差不多,
甚至比光的波長還小的時候,衍射現(xiàn)象才會明顯。
(2)衍射條紋的特點:
光的干涉
光的衍射
①單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較。
光的干涉
衍射和偏振
光的偏振
考點
②泊松亮斑(圓盤衍射):當(dāng)光照到不透明(選填“透明”或“不透明”)
的半徑很小的小圓盤上時,在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有
不等間距的明暗相間的圓環(huán))。
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
光的干涉
(1)偏振
光的衍射
光波只沿某一特定的方向的振動。
(2)自然光
光的干涉
衍射和偏振
太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光,包括在垂直于傳播方向上
沿一切方向振動的光,而且沿各個方向振動的光波的強度都
相同,這種光叫做自然光。
光的偏振
考點
(3)偏振光
在垂直于傳播方向的平面上,只沿某個特定方向振動的光。
光的偏振證明光是橫波。自然光通過偏振片后,就得到了偏
振光。
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
單縫衍射與雙縫干涉的比較
光的干涉
及衍射
考點
光的偏振
現(xiàn)象
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
光的干涉
及衍射
自然光和偏振光的比較
考點
光的偏振
現(xiàn)象
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
1.折射現(xiàn)象
光從一種介質(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象,
如圖1所示。
光的折射
2.折射定律
(1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線
與入射光線分別位于法線的兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦
成正比。
光的折射
全反射
(2)表達式:(sinθ )/sinθ =n ,式中n 是比例常數(shù)。
12
1
2
12
3.折射率
光的全反射
(1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說明光從
真空射入到該介質(zhì)時偏折大,反之偏折小。
(2)定義式:n=(sinθ )/sinθ2,不能說n與sin θ 成正比,與
1
sin θ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。
(3)計算公式:n=(c)/v,因v 1
測定玻璃的
折射率
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
1.全反射
(1)定義:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),當(dāng)入射角增大到某一角度時,
折射光線將消失,只剩下反射光線的現(xiàn)象。
光的折射
(2)條件:
①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);②入射角大于等于臨界角。
(3)臨界角:折射角等于90°時的入射角。若光從光密介質(zhì)(折射率
為n)射向真空或空氣時,發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=1/n。
介質(zhì)的折射率越大,發(fā)生全反射的臨界角越小。
光的折射
全反射
光的全反射
2.光導(dǎo)纖維
光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射。
測定玻璃的
折射率
光(干涉、衍射、偏振、全反射)
大 致 框 架
1.實驗原理:用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線O′B,確定出
O′點,畫出折射光線OO′,然后測量出角θ 和θ ,代入公式計算玻璃的
1
2
折射率。
2.實驗器材:白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長方
形玻璃磚。
3.實驗過程:
光的折射
光的折射
全反射
(1)鋪白紙、畫線。
①如圖2所示,將白紙用圖釘按在平木板上,先在白紙上畫出一條直線
aa′作為界面,過aa′上的一點O畫出界面的法線MN,并畫一條線段AO作
為入射光線。
光的全反射
②把玻璃磚平放在白紙上,使它的長邊跟aa′對齊,畫出玻璃磚的另一條
長邊bb′。
(2)插針與測量。
①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、
P2的像,調(diào)整視線的方向,直到P1的像被P2擋住,再在觀察的這一側(cè)依次
插兩枚大頭針P 、P ,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3,記
測定玻璃的
折射率
3
4
下P3、P4的位置。
②移去玻璃磚,連接P3、P4并延長交bb′于O′,連接OO′即為折射光線,
入射角θ =∠AOM,折射角θ =∠O′ON。
1
2
③用量角器測出入射角和折射角,查出它們的正弦值,將數(shù)據(jù)填入表格中。
④改變?nèi)肷浣铅?,重復(fù)實驗步驟,列表記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)。
光(干涉、衍射、
偏振、全反射)
知識樹原圖
PA RT 2
利用知識體系框架來解題
此部分務(wù)必觀看視頻講解
DREAM OF THE FUTURE
經(jīng)典例題1
某同學(xué)利用如圖所示實驗觀察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫
屏,C為光屏。當(dāng)他讓一束陽光照射A屏?xí)r,C屏上并沒有出現(xiàn)干涉條紋,
他移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實驗失敗的原因可能是( )
A.單縫S太窄
B.單縫S太寬
C.S到S 和S 距離不相等
2
1
D.陽光不能作光源
答案解析1
答案解析:雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源,而線光源可以看
做是由許多個點光源沿一條線排列組成的,這里觀察不到光的干涉
現(xiàn)象是由于單縫太寬,得不到線光源。故選項B正確。
經(jīng)典例題2
在雙縫干涉實驗中,光屏上P點到雙縫S 、S 的距離之差ΔS =0.75μm,光
1
1
2
屏上Q點到雙縫S 、S 的距離之差ΔS =1.5μm。若用頻率ν=6.0×1014Hz
2
1
2
的黃光照射雙縫,則( )
A.P點出現(xiàn)亮條紋,Q點出現(xiàn)暗條紋
B.P點出現(xiàn)暗條紋,Q點出現(xiàn)亮條紋
C.兩點均出現(xiàn)亮條紋
D.兩點均出現(xiàn)暗條紋
答案解析2
答案解析:由光的頻率ν=6.0×1014Hz,知光的波長λ=c/ν=5×10-7m。
P點到雙縫S 、S 的距離之差ΔS =0.75μm=7.5×10-7m=1.5λ。Q點到雙
1
2
1
縫S 、S 的距離之差ΔS =1.5μm=15×10-7m=3λ,因此,P點出現(xiàn)暗條紋,
2
1
2
Q點出現(xiàn)亮條紋,本題的正確答案是選項B。
經(jīng)典例題3
如圖所示,用頻率為ν的單色光垂直照射雙縫,在光屏上的P點出現(xiàn)第3
條暗條紋,已知光速為c,則P點到雙縫距離之差S P-S P應(yīng)為( )
2
1
A.c/2v
C.3c/v
B.3c/2v
D.5c/v
答案解析3
答案解析:單色光的波長λ=c/v,又P點出現(xiàn)第3條暗條紋,即
S P-S P=3λ/2=3c/2v,故選項B正確。
2
1
PA RT 3
回顧落實
DREAM OF THE FUTURE
要點
①干涉現(xiàn)象是兩個相干光源在一點發(fā)生匯聚,發(fā)生干涉的點
到兩個光源距離只差為波長的整數(shù)倍;
②光具有波動性,所以具有衍射等性質(zhì);
③全反射性質(zhì)和折射定律一般用于幾何光學(xué),做題過程中要
畫清光路圖。
提醒
①折射定律要注意是真空中的光速除以光密介質(zhì)中的光速;
②發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。
布置作業(yè)
根據(jù)本節(jié)課所學(xué),完成學(xué)霸布置的作業(yè),加油。
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THANKS
青春的道路不長不短 學(xué)霸的陪伴 讓你一路不慌不忙光(干涉、衍射、偏振、全反射)作業(yè)題
作業(yè)題目難度分為 3檔:三星☆☆☆(基礎(chǔ)題目)
四星☆☆☆☆(中等題目)
五星☆☆☆☆☆(較難題目)
本套作業(yè)題目 1-6 題為三星,7-12 為四星。
1.以下光源可作為相干光源的是( ) ☆☆☆
A.兩個相同亮度的燭焰
B.兩個相同規(guī)格的燈泡
C.雙絲燈泡
D.出自一個光源的兩束光
答案解析:相干光的條件,必須是頻率相同,相位差恒定,故只有 D正確.
2.(多選)對兩列光波在空中疊加,以下說法中正確的是( ) ☆☆☆
A.不同的色光有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
B.不同的色光不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
C.光的強度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
D.光的強度不同不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
答案解析:兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象關(guān)鍵看兩列光波是否是相干光,即是
否滿足頻率相同、相位差恒定的條件,不同的色光頻率不同,所以不可能發(fā)生干
涉現(xiàn)象,故 B項正確;光的強度不同,但仍有可能滿足相干條件,也就是有可
能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故選項 C正確,D錯誤.
3.白光通過雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋,若在兩個縫上分別安裝紅色和綠色濾
光片,則屏上將出現(xiàn)( ) ☆☆☆
A.黃色干涉條紋 B.紅、綠相間的條紋
C.黑、白相間的條紋 D.無干涉條紋
答案解析:在兩縫上分別安裝紅色和綠色濾光片后,到達屏上的兩束光分別是紅
光和綠光,由于紅光和綠光頻率不同,不是相干光,不會出現(xiàn)干涉條紋,故正確
答案為 D.
4.(多選)楊氏雙縫干涉實驗中,下列說法正確的是(n 為自然數(shù),λ為光波波
長)( ) ☆☆☆
A.在距雙縫的光程差相等的點形成暗條紋
B.在距雙縫的光程差為 nλ的點形成明條紋
C λ.在距雙縫的光程差為 n 的點形成明條紋
2
D 1.在距雙縫的光程差為(n+ )λ的點形成暗條紋
2
答案解析:在雙縫干涉實驗中,當(dāng)某處距雙縫距離之差Δδ為波長的整數(shù)倍時,即
Δδ=nλ,n=0、1、2、3…這點為加強點,該處出現(xiàn)明條紋;當(dāng)距離之差Δδ為半
波長的奇數(shù)倍時,即Δδ=(2n+1)λ,n=0、1、2、3…這點為減弱點,該處出現(xiàn)
2
暗條紋.B、D正確.
5.白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的,其原因是不同色光的( )
☆☆☆
A.傳播速度不同 B.強度不同
C.振動方向不同 D.頻率不同
答案解析:白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的,其原因是不同色光的頻率
不同.D選項正確.
6.某同學(xué)利用如圖所示實驗觀察光的干涉現(xiàn)象,其中 A為單縫屏,B為雙縫屏,
C為光屏.當(dāng)他讓一束陽光照射 A屏?xí)r,C屏上并沒有出現(xiàn)干涉條紋,他移走 B
后,C上出現(xiàn)一窄亮斑.分析實驗失敗的原因可能是( ) ☆☆☆
A.單縫 S太窄
B.單縫 S太寬
C.S到 S1和 S2距離不相等
D.陽光不能作光源
答案解析:雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源,而線光源可以看做是由許多個
點光源沿一條線排列組成的,這里觀察不到光的干涉現(xiàn)象是由于單縫太寬,得不
到線光源.故選項 B正確.
7.在雙縫干涉實驗中,光屏上 P點到雙縫 S1、S2的距離之差ΔS1=0.75 μm,光
屏上 Q點到雙縫 S1、S2的距離之差ΔS2=1.5 μm.若用頻率ν=6.0×1014 Hz的黃光
照射雙縫,則( ) ☆☆☆☆
A.P點出現(xiàn)亮條紋,Q點出現(xiàn)暗條紋
B.P點出現(xiàn)暗條紋,Q點出現(xiàn)亮條紋
C.兩點均出現(xiàn)亮條紋
D.兩點均出現(xiàn)暗條紋
答案解析:由光的頻率ν=6.0×1014 Hz,知光的波長λ=c/ν=5×10-7 m.P點到雙
縫 S1、S2的距離之差ΔS1=0.75 μm=7.5×10-7 m=1.5λ.Q點到雙縫 S1、S2的距離
之差ΔS2=1.5 μm=15×10-7 m=3λ,因此,P點出現(xiàn)暗條紋,Q點出現(xiàn)亮條紋,
本題的正確答案是選項 B.
8.如圖所示,用頻率為ν的單色光垂直照射雙縫,在光屏上的 P點出現(xiàn)第 3條暗
條紋,已知光速為 c,則 P點到雙縫距離之差 S2P-S1P應(yīng)為( ) ☆☆☆☆
A. c B.3c C.3c D.5c
2ν 2ν ν 2ν
c λ 3c
答案解析:單色光的波長λ= ,又 P點出現(xiàn)第 3條暗條紋,即 S2P-S1P=3 = ,
ν 2 2ν
B正確.
9.在楊氏干涉實驗中,從兩個狹縫到達屏上的某點的光走過的路程相等,該點
即為中央亮條紋的位置(即 k=0對應(yīng)的那條亮條紋),雙縫屏上有上下兩狹縫,
設(shè)想在雙縫屏后用一塊極薄的透明玻璃片遮蓋下方的縫,則屏上中央亮條紋的位
置將( ) ☆☆☆☆
A.向上移動
B.向下移動
C.不動
D.可能向上移動,也可能向下移動
答案解析:本題考查對形成明暗條紋條件的理解.雙縫到屏上中央亮條紋 O點的
距離相等,當(dāng)下方的狹縫用一塊極薄的玻璃片遮蓋住后,由于波在玻璃中傳播的
波長變小,因此下縫到 O點的距離內(nèi)的波長個數(shù)變多,所以屏上對應(yīng)的到雙縫
波長個數(shù)相等的點下移,即屏上中央亮條紋的位置將向下移動,故本題選 B項.
10.煤礦中的瓦斯危害極大,某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干
凈空氣的折射率,于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計了一個監(jiān)測儀,其原理如圖所示:
在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器 A、B,容器 A與干凈的空氣相通,在
容器 B中通入礦井中的氣體,觀察屏上的干涉條紋,就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋?br/>果屏的正中央 O點變?yōu)榘导y,說明 B中氣體( ) ☆☆☆☆
A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯
C.不一定含瓦斯 D.無法判斷
答案解析:如果屏的正中央 O變?yōu)榘导y,說明從兩個子光源到屏的光程差發(fā)生變
化,所以 B中氣體一定含瓦斯.A正確.
11.如圖所示為雙縫干涉實驗裝置示意圖,其中甲圖是用綠光進行實驗時,光屏
上觀察到的條紋情況,a為中央明條紋;乙圖為換用另一顏色的單色光實驗時觀
察到的條紋情況,b為此時中央明條紋.則下列說法正確的是( ) ☆☆☆☆
A.乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較長
B.乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較長
C.乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較短
D.乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較短
答案解析:本題主要考查學(xué)生觀察圖象的能力,在雙縫干涉實驗中,相鄰兩條明
(或暗)條紋之間的距離Δx與哪些因素有關(guān)等知識.
如題圖可知,乙圖中干涉條紋相鄰兩條明(或暗)條紋的間距大于甲圖中的相鄰兩
條明(或暗)條紋的間距.而在雙縫干涉實驗中,相鄰兩條明(或暗)條紋的間距為
Δx L= λ,在實驗的其他條件不變時Δx與λ成正比,即相鄰兩條明(或暗)條紋的間
d
距與光波的波長成正比.我們知道比綠光波長長的單色光有紅光、橙光、黃光,
而比綠光波長短的單色光有藍光、靛光、紫光.既然甲圖是用綠光實驗時得到的
干涉條紋,所以乙圖就可能是用紅光或橙光或黃光實驗時得到的干涉條紋.所以
本題的正確選項是 A項.
12.光纖通信是 20世紀(jì) 70年代以后發(fā)展起來的新興技術(shù),世界上許多國家都在
積極研究和發(fā)展這種技術(shù).發(fā)射導(dǎo)彈時,可在導(dǎo)彈后面連一根細如蛛絲的光纖,
就像放風(fēng)箏一樣,這種纖細的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間,起著雙向傳輸信號的
作用.光纖制導(dǎo)的下行光信號是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長為 0.85 μm的
單色光.上行光信號是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長為 1.06 μm的單
色光.這種操縱系統(tǒng)通過這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令,導(dǎo)彈就如同長“眼睛”
一樣盯住目標(biāo).根據(jù)以上信息,回答下列問題: ☆☆☆☆
(1)在光纖制導(dǎo)中,上行光信號在真空中波長是多少?
(2)為什么上行光信號和下行光信號要采用兩種不同頻率的光?(已知光纖纖芯的
折射率為 1.47)
答案解析:(1)設(shè)信號頻率為 f,在真空中的波長為λ0,c=λ0f,光在纖芯中的頻
率仍為 f,波長為λ,則光在纖芯中的速度 v λf n c= ,又 = ,可以得出:λ0=nλ
v
=1.47×1.06 μm=1.56 μm.
(2)若上行光信號和下行光信號的頻率相同,將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾.

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