高中物理一轮复习-光的波动性(实验:用双缝干涉测光的波长).doc

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高中物理一轮复习-光的波动性(实验:用双缝干涉测光的波长)

考点一光的干涉

1.定义:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮纹,某些区域的光被减弱,出现暗纹,且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象.

2.条件:两列光的频率相等,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉现象.

3.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频率相等的相干光波,屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹;路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹.相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx=eq\f(l,d)λ.

4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同.

命题视角1双缝干涉

(2014·高考江苏卷)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到甲图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图所示.他改变的实验条件可能是()

A.减小光源到单缝的距离

B.减小双缝之间的距离

C.减小双缝到光屏之间的距离

D.换用频率更高的单色光源

[审题点睛]利用双缝干涉条纹的宽度Δx=eq\f(l,d)λ来判断哪些条件变化可引起Δx增大.

[解析]在双缝干涉中,相邻明条纹间的距离Δx=eq\f(l,d)λ,由题图知干涉条纹间距变宽,故可增大l、λ或减小d.根据c=λν知要增大λ,应减小ν.选项B正确,选项A、C、D错误.

[答案]B

命题视角2薄膜干涉

如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置,所用单色光是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()

A.a的上表面和b的下表面

B.a的上表面和b的上表面

C.a的下表面和b的上表面

D.a的下表面和b的下表面

[解析]样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄层,用单色光从这个空气薄层上表面照射,入射光从空气薄层的上、下表面反射回两列光波形成干涉条纹.空气薄层的上、下表面就是a的下表面和b的上表面.

[答案]C

1.[视角1](2014·高考大纲全国卷)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589nm的光,在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样.图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm,则双缝的间距为()

A.2.06×10-7m B.2.06×10-4m

C.1.68×10-4m D.1.68×10-3m

解析:选C.在双缝干涉实验中,相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为Δx=eq\f(L,d)λ,则双缝间距d=eq\f(Lλ,Δx)=eq\f(1.00×589×10-9,0.350×10-2)m≈1.68×10-4m.

2.[视角2]如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一

波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是()

A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的

B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的

C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的

D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的

E.若使用半径小一些的凸薄透镜,则干涉条纹的间距要变大

解析:选ACE.由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面,故A正确,B错.由于凸透镜的下表面是圆弧面,所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的,形成不等间距的干涉条纹,故C正确,D错.若使用半径小一些的凸薄透镜,则空气薄膜上的厚度变化更快,则形成的干涉条纹的间距要变大.

1.双缝干涉

(1)光能够发生干涉的条件:两光的频率相同,振动步调相同.

(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的,两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比,即Δx=eq\f(l,d)λ.

(3)用白光照射双缝时,形成的干涉条纹的特点:中央为白条纹,两侧为彩色条纹.

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,两列光波同相叠加,出现明纹;反相叠加,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.

考点二光的衍射

1.光的衍射现象

光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射.

2.光发生明显衍射现象的条件

当孔或障碍物的尺寸比光波波长小,或者跟光波波长相差不多时,光才能发生明显的衍射现象.

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