一轮复习新人教版第十三章第2讲光的波动性学案

第2讲光的波动性［填一填］回顾基梳理必备知识回归教材础

一、光的干涉

1.定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强，出现亮条纹;某些区域相互减弱，出现膻条纹,且加强区域和减弱区域相互邮的现象

2.条件

（1）两束光的频率相同⑵相位差恒定

（1）图样特点

①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹

②白光照射时，中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹

（2）条纹间距（Ax）

①意义:相邻两条亮条纹（或暗条纹）中心之间的距离

②公式△x*L注意各量的意义入为照射光的波长、d为双缝间距、1为屏到双缝间距离

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粗回

二、光的衍射

1.明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显纹的亮度越弱，宽度越小

①单色光波长一定时,单缝越窄，屏上中央亮条纹越宽,并且条纹间距越

②亮环或暗环间距离随圆孔大半径的增大而减小

②单缝一定时,光的波长越长,屏上中央亮条纹越宽，条纹间距越大中央为亮且宽的白色条纹,两侧为亮中央是大且亮的白色亮斑，白度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条周围是不等间距的彩色同心光纹,其中最靠近中央的色光是紫光,离圆环中央最远的是红光

（2）泊松亮斑（圆盘衍射）当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中心出现亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）

（1）自然光与偏振光的比较类别自然光（非偏振光）偏振光光的自然光通过起偏器后从普通光源发出的光来源的光在垂直于光的传播方光的在垂直于光的传播方向的平面内，光振向的平面内，光振动沿振动动沿任意方向,且沿各个方向振动的光的特定方向方向强度相同

（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［悟一悟］典题例练［例4］［单缝衍射与双缝干涉的比较］（2022•海南三亚模拟）某同学利用图1所示的装置,观察红光的干涉、衍射现象,其中P是光学元件,且P到光屏的距离恒定,通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样下列说法正确的是（A）光屏p光源图1IIIII甲乙丙丁图2A.甲对应的P是双缝,双缝间距较大B.乙对应的P是双缝,双缝间距较大C.丙对应的P是单缝,缝的宽度较宽D.丁对应的P是单缝,缝的宽度较窄解析:条纹甲和乙都是平行等距的，都是干涉条纹,则甲和乙对应的P是双缝,根据△x=i X可知，甲条纹间距较小，则甲双缝间距较大,选项aA正确,B错误;丙和丁对应的条纹是平行不等距的，则为衍射条纹，则P是单缝，因题图丙的衍射现象较丁更明显,可知丙的缝的宽度较窄，选项C、D错误r方法点拨单缝衍射与双缝干涉的比较III单缝衍射双缝干涉条纹条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等宽度不条纹同各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距间距点亮度中央条纹最亮,两边变暗条纹清晰,亮度基本相同情况干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加;干涉、衍射相同点都有明暗相间的条纹［例5］［光的偏振］（2022•江苏南通三模）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，却看不到光亮,则（C），在P处看到光亮D.将B沿SP向A平移至某位置时,在P处看到光亮解析电灯S发出的光,包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同,属于自然光，故A错误；自然光先经过偏振片A形成偏振光,当偏振片B的透振方向与A的透振方向不垂直时,才能从P点看到光亮,所以A是起偏器,B是检偏器，故B错误；由于此时人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮,说明A、B透振方向垂直，以SP为轴将A转过45°,则透过A的偏振光的振动方向将存在平行于B透振方向的分量,此时将有部分光可以透过B,在P处可以看到光亮,故C正确;无论将B沿SP向A平移至何位置，透过A的偏振光的振动方向始终与B的透振方向垂直,在P处始终看不到光亮，故D错误鬻鬻蠹鸳鬻舞量鬻疑训练学科素养.基础题组夯基

1.（2022•江苏南京模拟）下列四幅图中对应于光的干涉现象场景的被检查平面A R解析:A属于单缝衍射现偏象振,片B属于薄膜干涉现象,C属于光的偏振现象,D属于光的色散现象,故选Bo

2.路边施工处常设置有红色的警示灯，红光容易引起人的视觉注意,且红光传得比较远，这是因为红光（A）解析:红光较其他可见光波长更长,更容易发生衍射,能使较大范围内的人看到红色的警示灯光,故选Ao

3.在观察光的衍射的实验中，分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样，图中黑线为暗纹那么障碍物应是（A）解析比较两图,它们的背景明显不同,题图甲的背景为黑色阴影，中间部分形成白色背景的衍射图样,说明衍射图样外侧无光照射，内侧有光照射,可知障碍物应是很大的不透明挡板,且中间有小圆孔;题图乙的背景为白色，中间有不透光圆形阴影,且有衍射图样，衍射图样外有光直接照射，而衍射图样内侧应有很小的不透明圆板,A正确,B、C、D错误甲乙

4.（2022•广东汕头模拟）（多选）用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉实验装置,在距双缝恒定距离的屏上得到不同的干涉图样,其中图甲是用a光照射形成的，图乙是用b光照射形成的下列说法正确的是（AB）D.在真空中,a光的传播速度比b光的大解析由题图可知,a光形成的干涉图样条纹间距较大，由关系式Ax二入）可知人）入b,各波长的光在真空中传播速度相等，均为3由公式c=f人,可知〈九水对a光的折射率比对b光的小,故A、B正确,C、D错误

5.（2022•广东广州模拟）（多选）如图甲，让激光束通过一个狭缝,观察到光屏上出现单色条纹图样现保持激光器与狭缝的距离不变,将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是（BD）甲丙C.移动后,条纹变得模糊解析:激光束通过一个狭缝,光屏上出现单色光的衍射图样,其中央亮条纹的宽度最大,会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝的距离不变,将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹变窄且更清晰；光的衍射现象说明光具有波动性,B、D正确,A、C错误

6.（2022•广东佛山模拟）在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长入为600nm的橙色光照射，在光屏中心P点呈现亮条纹若P点上方的P点到Si、S2的路程差恰为入，现改用波长为400nm的紫光照射，则（B）和P都呈现亮条纹为亮条纹,P为暗条纹为暗条纹,P为亮条纹和P都呈现暗条纹解析:双缝干涉中，光屏中心处两束光路程差为0,即它们相互加强而出现亮条纹;橙光照射时,两束光在P点的路程差为一个波长,相互加强而形成亮条纹,换用紫光时,两束光的路程差为该光波长的

1.5倍，它们相互减弱而为暗条纹,故选Bo

7.（2023•广东珠海模拟）大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，如图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时,会在其一系列薄薄的鳞片上反射,反射光彼此干涉,从而显现出蓝色的光泽下列说法正确的是（B）D.除蓝光外的其他色光,在大蓝闪蝶的翅膀上不发生干涉解析闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的薄膜干涉现象,A错误;根据薄膜干涉的规律，干涉加强区域有2d=nN n=l,2,3,…，解得d=n*n=1,2,3,…,B正确,C错误;大蓝闪蝶翅膀的上、下鳞片上各个地方的厚度对其他色光路程差杂乱无序，不能形成稳定的干涉图样，不会看到其他颜色的光泽，但干涉仍会发生,D错误

8.2022•江苏连云港三模研究光的干涉现象原理图如图所示光源S到双缝Si、S2的距离相等,S

1、S2连线平行于光屏,0点为S

1、S2连线中垂线与光屏的交点光源S发出单色光，经Si、S2传播到光屏上P点,S.P垂直于光屏,P为某亮条纹中心,0P之间还有k条亮条纹,光由S

1、S2传播到P点的时间差为too现紧贴放置某一厚度的玻璃片，光由Si垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等已知光在真空中的速度为c,玻璃对该单色光的折射率为n,不考虑光在玻璃片内的反射，求

①7玻璃薄片Pj,一■⑴单色光在真空中的波长人；⑵玻璃片的厚度d解析1由于P为第k+1级亮条纹中心,则有SzP-SF=k+1入，又S P-S P=ct,210解得入二岩k+l2设光在玻璃中的传播速度为v,则=to,且v=—,v cn解得d二驾n-l答案

（1）鲁

（2）二k+l n-l.创新题组提能

9.（2022•广东珠海模拟）（多选）图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置,其中a为标准平板,b为待检查的物体,c为入射光,图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（BC）miic条纹113乙成的C.当a、b之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是亮条纹D.由图乙条纹可知，被检查物体表面上有洞状凹陷解析:用光的干涉法检查物体表面的平整度时,应该形成清晰、稳定的干涉条纹，因此入射光c应采用单色光,若采用复色光则会出现干涉条纹重合的现象,A错误;干涉条纹是由a的下表面反射光和b的上表面反射光发生干涉产生的,B正确；当a、b之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时,则两列光波的路程差为半波长的偶数倍,所以对应条纹是亮条纹,C正确;薄膜干涉是等厚干涉，即同一亮条纹处空气膜的厚度相等,亮条纹右偏说明被检查物体表面上有凸起,D错误ill单缝衍射圆孔衍射圆盘衍射

三、光的偏振

1.自然光:包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同

2.偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光

四、激光频率相同、相位差恒定、振动方向一致的光波,这就是激光⑴能像无线电波那样被调制,用来传递信息⑵理度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度⑶亮度很高,它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量［做一做］情境自测［教材情境］（粤教版选择性必修第一册第114页练习第2题）某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验，他测得单缝到双缝的距离为80mm,双缝间距为200mn,双缝到墙壁的距离为60c叫墙壁上的干涉图样及尺寸如图

10.（2022•山东泰安模拟）如图所示，将两块平面镜边缘对齐,之后分别倾斜微小的角度，在右侧有一竖直光屏，单色光源S刚好位于两平面镜夹角的角平分线上,D为半圆形遮光板,使光源S发出的光不能直接照射到光屏上用光源S照射平面镜,在光屏上会出现明暗相间的条纹则下列说法正确的是（B）B.若增大入射光的频率,屏上条纹间距减小C.把光屏向右移,屏上条纹间距减小D.把光源S向右移,屏上条纹间距增大解析:光屏上出现的条纹是两平面镜反射的两列光在屏上叠加形成的干涉现象,形成的条纹应满足公式△入，若增大光的频率,则波长减小,屏上条纹间距将减小,A错误,B正确;将光屏右移，1增大,导致屏上条纹间距增大,C错误;将光源S右移,并不会改变1,相当于增大了d,条纹间距变小,D错误

11.如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是（B）解析:题图A中放映机偏振片与场景偏振方向不一致,通过眼镜后的光的偏振方向标示错误;C中放映机只放映水平方向拍摄的场景，通过眼镜后的光的偏振方向错误;D中放映和观看都正确，但通过眼镜后的光偏振方向标示错误;B中放映、观看、标示均正确

12.2022•辽宁大连模拟如图所示，NB=90°,一束频率为f=5X10X10sm/so求1玻璃砖的折射率的最小值n;⑵光线在玻璃砖中传播的最短时间t;3光屏上相邻亮条纹的间距△xo解析1设玻璃传的折射率的最小值为n,光在AC面恰好发生全反射，临界角C=45°,由公式sin C=i解得n=五⑵光线在玻璃砖中传播的距离s二2♦sin450等L,根据n£则光在该玻璃中传播的最大速度为二哼,v vn2光线在玻璃砖中传播的最短时间为t二±t=5X10l°So Vc⑶光通过双缝后在屏上出现干涉条纹由c二/人得入E根据a得答案

（1）；-1mX3=X310X8D1X/0IC-.32X10-3X5X1014m加25X1010s33X103in⑴只有频率相同的两列光波才可能产生干涉（J）⑵在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光（X）⑶白光做双缝干涉实验时，因为不同色光在不同位置加强，单缝双缝墙壁故出现彩色条纹（V）⑷阳光下地面上树荫中的圆形亮斑是光的衍射形成的（X）⑸自然光是偏振光（X）

2.（多选）下列所示的图片、示意图大都来源于课本关于这些图的判断，下列说法正确的是（AC）■limn mm图图图图1234A.图1是小孔衍射的图样，图2为泊松亮斑B.图1为泊松亮斑，图2是小孔衍射的图样C.图3是双缝干涉图样，图4是单缝衍射图样D.图3是单缝衍射图样，图4是双缝干涉图样解析:泊松亮斑是小圆盘产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个亮斑，而小孔衍射的图样是中间有亮斑，无阴影图1是小孔衍射的图样，图2为泊松亮斑图3很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的,中间最宽、最亮，图4是单缝衍射图样综上A、C正确,B、D错误

3.用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后D解析当用白光做干涉实验时,频率相同的色光,相互叠加干涉,在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝,然后通过双缝后相互叠加干涉,在光屏上形成红色干涉条纹,光屏中央为加强点,所以中央条纹变成红色亮条纹,D正确提升关键能力考点一光的干涉现象［想一想］提炼核心1明暗条纹的判断方法

①如图所示,光源Si、S2发出的光到屏上P点的路程差r-r,=k Xk=0,1,22,…时,光屏上出现明条纹

②光的路程差r-r=2k+l；k=0,1,2,…时,光屏上出现暗条纹21⑵条纹间距AxW入，其中1是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距a离，人是光波的波长⑴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光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射回来,形成两列频率相同的光波,并且叠加B1£⑵明、暗条纹的判断

①在Pi、Pz处，两个表面反射回来的两列光波的路程差等于波长的整数倍，即△r=n Xn=0,1,2,…,薄膜上出现明条纹

②在Q处,两列反射回来的光波的路程差△r等于半波长的奇数倍，即△r=2n+l^n=0,1,2,…，薄膜上出现暗条纹⑶薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检查平面是平整光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检查平面不平整,则干涉条纹发生弯曲•••L—*11/-tr-单色光也隼样板LL户口寸■□薄片4被检查平面［议一议］深化思维在薄膜干涉中，同一条亮条纹对应的薄膜（空气膜）厚度有何特点相邻两个亮条纹所对应的薄膜（空气膜）厚度差是多少用薄膜干涉检查工件平整度时，观察到如图所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于工件的A和B处，则A和B处出现了凸起还是凹陷？提示:相等;:人次处凹陷,B处凸起［悟1悟］典题例练［例1］［对光的干涉的理解和明暗条纹的判断］（2022•山东潍坊三模）激光作为单色性极好的光源而得到广泛应用如图所示,用频率为v的激光照射双缝干涉实验装置,光屏上出现明暗相间的干涉条纹图中的P点为第M级暗条纹的位置已知真空中的光速为c,则P点到双缝的距离之差0-此为（A）解析由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r-rF（2k-l）^,其中2k二1,2,3,…为条纹的级数;所以当出现第14条暗条纹时-，取k=14,所以m-r尸警;又因为c=入v,所以r-r.^o故选A2［例2］［条纹间距公式的应用］（2023•山东济南模拟）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率方法是将待测矿泉水填充到特制容器中（不考虑器壁对光的影响），放置在双缝与光屏之间（之前为空气）,如图所示,特制容器未画此通过比对填充后的干涉条纹间距刈和填充前的干涉条纹间距Xi就可以计算出该矿泉水的折射率若实验测得双缝间距d=

0.4mm，缝屏间距L=

0.6m,Xi=

0.75mm,x=

0.602mm则该矿泉水的折射率为（A）解析由双缝干涉条纹间距公式可得X,根据折射率表达式,有an，二黑可知Xi二:入o,入二•”解得=

1.25,故选Av Ad dd nx2［例3］［薄膜干涉］（2021•山东卷,7）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到如图所示明暗相间的干涉条纹下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（D）川III解析:从薄膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为△x=2d,即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差△x二n X时，此处表现为亮条纹,故相邻亮条纹之间的薄膜厚度差为人,在图中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大,则薄膜层的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小故选Dr方法点拨判断薄膜干涉条纹移动的方法⑴盯住一个条纹,观察该条纹移动的方向，例如，盯住路程差△厂5x的条纹（假设这个条纹存在）由条纹的定义我们知道,每个条纹都对应着特定的路程差,这是条纹本身的属性，△厂5入是该条纹的属性因此，当路程差发生变化时,我们盯住的这个条纹一定要保持自己的属性,它将朝着路程差依然满足△r=5x的位置移动在空气劈尖薄膜干涉中，当楔角减小时,原干涉条纹所在处相干反射光的路程差减小了，所以该条纹就向着路程差增加的方向移动，以找到一个位置,且此时该位置处相干反射光的路程差正是那个条纹在未移动以前所在处的路程差（△厂5人），如图，条纹将朝着背离棱边的方向移动判断干涉条纹移动的方向示意图⑵盯住一个条纹,判断路程差变化的趋势，当路程差增加或减少时，条纹一定是朝着反方向移动的条纹这样移动的结果依然是要保持路程差维持原数值不变条纹保持其属性的能力，与力学中物体保持其运动状态不变的惯性相似这也可以看作是条纹的“惯性”考点二光的衍射和偏振现象［想一想］提炼核心1衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显任何情况下都可以发生衍射现象，只有明显与不明显的差别⑵衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种近似情况，只有在光的波长比障碍物小得多时,光才可以看作是沿直线传播的单缝衍射圆孔衍射圆盘衍射1单缝衍射和圆孔衍射图样的比较项单缝衍射圆孔衍射目单中央为亮且宽的条纹,两侧为明暗

①中央是大且亮的圆形亮色相间的条纹,越靠外,亮条纹的亮斑，周围分布着明暗相间的光度越弱，宽度越小同心圆环,且越靠外，圆形亮。