（江蘇專(zhuān)版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第57講 光的波動(dòng)性激光講義

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1、（江蘇專(zhuān)版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第57講 光的波動(dòng)性激光講義 考情剖析 考查內(nèi)容 考綱要求 考查年份 考查詳情 能力要求 光的干涉、衍射和偏振 激光的特性及應(yīng)用 Ⅰ 14年 T12B(1)—選擇，考查雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中觀察到的條紋與光源雙縫、光屏之間距離的關(guān)系 16年 T12B(2)、(3)—填空，考查雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中觀察到的條紋與光源雙縫、光屏之間距離的關(guān)系 ,理解 知識(shí)整合 一、光的干涉 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．定義：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)_____

2、_紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)______紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間． 2．現(xiàn)象：若是單色光干涉，在光屏上______條紋，中央為_(kāi)_____條紋．若是白光干涉，在光屏上出現(xiàn)______條紋，中央為_(kāi)_____條紋． 3．意義：光的干涉現(xiàn)象表明光是一種______． 4．條件：光的干涉的條件是有兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，即相干波源．(相干波源的______必須相同)． 形成相干波源的方法有兩種： (1)利用激光(因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光)； (2)設(shè)法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來(lái)源于同一個(gè)光源，因此頻率必然相等)． 5．雙縫干涉中，屏上某一位置，亮紋、暗紋的判定 (

3、1)亮紋：雙縫到屏上某點(diǎn)的光程差等于波長(zhǎng)的______倍，即ΔS＝nλ(n＝0，1，2，…)． (2)暗紋：雙縫到屏上某點(diǎn)的光程差等于半波長(zhǎng)的______倍，即ΔS＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)． 6．應(yīng)用雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng) (1)測(cè)量的原理如圖所示． (2)測(cè)量所用的規(guī)律：Δx＝λ，其中各符號(hào)的意義：相鄰亮紋(暗紋)間的距離為_(kāi)_______，雙縫到屏的距離為_(kāi)_______，雙縫間距為_(kāi)_______，光波的波長(zhǎng)為_(kāi)_______． 7．薄膜干涉 (1)現(xiàn)象：當(dāng)光照射到薄膜上時(shí)，可以看到在薄膜上出現(xiàn)明暗相間的條紋．當(dāng)入射光是白光時(shí)，得到彩色條紋(如肥皂泡)，當(dāng)入射光是單色

4、光時(shí)，得到單色條紋． (2)相干光源的獲得：參與薄膜干涉的兩列光是分別從薄膜的________表面和________表面反射出來(lái)的兩列光． (3)應(yīng)用：用薄膜干涉可以檢查工件表面是否平整，在透鏡表面涂上增透膜以增大透射光． 二、光的衍射 1．光的衍射：光離開(kāi)直線(xiàn)路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象． 2．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是__________________________________． 3．衍射圖樣 (1)單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同．白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央的是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光． (2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)

5、． (3)泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))． 4．應(yīng)用：衍射光柵根據(jù)________原理制成，廣泛應(yīng)用于樣品的化學(xué)分析、鑒定、標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量．利用光柵攝譜，可以探尋原子、分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以揭示太陽(yáng)、星星的物質(zhì)成分． 三、光的偏振 1．光的偏振：光振動(dòng)沿各個(gè)方向均勻分布的光叫自然光，光振動(dòng)只沿著某個(gè)特定方向的光叫偏振光，只有________才有偏振現(xiàn)象． 2．由自然光獲得偏振光的方法 (1)讓自然光通過(guò)偏振片． (2)讓自然光在介質(zhì)表面以適當(dāng)角度入射，相互垂直的反射光和折射光都為偏振光． 3．偏振光的應(yīng)用

6、應(yīng)用于照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車(chē)燈眩光等． 四、激光具有的特點(diǎn)、產(chǎn)生機(jī)理及其應(yīng)用 1．特點(diǎn) (1)激光的________好； (2)激光的________非常好； (3)激光的________度非常高； (4)激光的________性很好． 2．應(yīng)用 (1)激光是人工產(chǎn)生的相干光可應(yīng)用于光纖通信． (2)激光的平行度非常好，可應(yīng)用于激光測(cè)距測(cè)速． (3)激光亮度高、能量大，可應(yīng)用于切割物體、焊接金屬，醫(yī)學(xué)上應(yīng)用激光刀做外科手術(shù)，另外，利用激光可引起核聚變． 方法技巧考點(diǎn)1　干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋 相鄰亮紋(暗紋)間的距離Δx＝λ∝λ.用此公式可以測(cè)定單色光的波長(zhǎng)．用

7、白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于白光內(nèi)各種色光的波長(zhǎng)不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【典型例題1】　(16年江蘇高考)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波，一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個(gè)光源，它們發(fā)出的光波滿(mǎn)足干涉的必要條件，則兩列光的________相同．如圖所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實(shí)線(xiàn)表示波峰，虛線(xiàn)表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”、“B”或“C”)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)暗條紋． 【典型例題2】　在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果不用激光光源而用一般的單色光源，為了完成實(shí)驗(yàn)可在雙縫前

8、邊加一單縫獲得線(xiàn)光源，如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱(chēng)軸位置處稍微向上移動(dòng)，則(　　) A．不再產(chǎn)生干涉條紋 B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變 C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置向上移 D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向下移 　1.(多選)如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱(chēng)為牛頓環(huán)，以下說(shuō)法正確的是(　　) 　　　　　　 甲　　　　　　　　　　乙

9、 A．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 B．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 C．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓? D．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓? 考點(diǎn)2　光的偏振　激光 光的偏振充分說(shuō)明光是橫波，只有橫波才有偏振現(xiàn)象． 除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常見(jiàn)到的大部分光都是偏振光． 例如自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，調(diào)整入射角的大小，使反射光與折射光的夾角是90°，這時(shí)反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向互相垂直． 【典型例題3】　如圖所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P

10、和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)．旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(　　) A．A、B均不變 B．A、B均有變化 C．A不變，B有變化 D．A有變化，B不變 　2.關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．偏振光沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同 B．自然光在水面反射時(shí)，反射光和折射光都是一定程度的偏振光 C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種縱波 D．照相機(jī)鏡頭表面的鍍膜是光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 【典型例題4】　激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用的敘述正確的是(　　) A．激光是縱波

11、B．頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長(zhǎng)相同 C．兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D．利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測(cè)量月球到地球的距離 當(dāng)堂檢測(cè)　　1.(多選)下列屬于光的干涉現(xiàn)象的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　A　　　　　　　　B 　　　　　　C　　　　　　　　D 2．(16年南通、泰州、揚(yáng)州、淮安二模)2016年，科學(xué)家利用激光干涉方法探測(cè)到由于引力波引起的干涉條紋的變化，這是引力波存在的直接證據(jù)．關(guān)于激光，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．激光是自然界中某種物質(zhì)直接發(fā)光產(chǎn)生的，不是偏振光 B．激光相干性好，任何

12、兩束激光都能發(fā)生干涉 C．用激光照射不透明擋板上小圓孔時(shí)，光屏上能觀測(cè)到等間距的光環(huán) D．激光全息照片是利用光的干涉記錄下物體三維圖象的信息 3．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結(jié)果 B．用光導(dǎo)纖維束傳送圖象信息，這是光的衍射的應(yīng)用 C．瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋，這是光的干涉現(xiàn)象 D．照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面常常鍍一層透光的膜，從膜的前表面和玻璃表面反射的光相互減弱 4．如圖所示的四種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射

13、圖樣(黑色部分表示亮紋)．則在下面的四個(gè)圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(　　) 第4題圖 A．紅　黃　藍(lán)　紫 B．紅　紫　藍(lán)　黃 C．藍(lán)　紫　紅　黃 D．藍(lán)　黃　紅　紫 5．如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為5.30×10－7 m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7 m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)．現(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.30×10－7 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”、“變窄”或“不變”)． 第5題圖 第57講　光

14、的波動(dòng)性　激光 知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測(cè) 一、1.亮　暗　2.明暗相間　明　彩色　白　3.波　4.頻率　5.(1)整數(shù)　(2)奇數(shù) 6．(2)Δx　L　d　λ　7.(2)前　后 二、2.障礙物(或孔)的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，甚至比波長(zhǎng)還小 4．光的衍射 三、1.橫波 四、1.(1)相干性　(2)平行度　(3)亮 (4)單色 方法技巧 ·典型例題1· 頻率　C　【解析】　產(chǎn)生光的干涉的前提是頻率相等．波峰與波峰或者波谷與波谷相疊加振動(dòng)加強(qiáng)，所以A、B點(diǎn)出現(xiàn)明條紋，波峰與波谷疊加振動(dòng)減弱，所以C點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋． ·典型例題2·D　【解析】　本實(shí)驗(yàn)中單縫S的作用是形成頻率一定的線(xiàn)光源，雙

15、縫S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移動(dòng)S后，沒(méi)有改變傳到雙縫的光的頻率，由S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上P點(diǎn)下方某點(diǎn)光程差為零，故中央亮紋下移． ·變式訓(xùn)練1·AC　【解析】　牛頓環(huán)的相干光源來(lái)源于平板玻璃、凸薄透鏡之間形成厚度不均勻的空氣膜的前后表面，屬于薄膜干涉．相干光源也可以說(shuō)是來(lái)源于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光．A正確．由于透鏡是曲線(xiàn)的，空氣膜厚度不均勻變化，所以干涉條紋是不等間距的．C正確． ·典型例題3·C　【解析】　白熾燈光為自然光，經(jīng)過(guò)P后為偏振光．在A處看到的偏振光亮度不變；在B處看到的光線(xiàn)亮度一會(huì)兒由強(qiáng)變?nèi)?，一?huì)兒由弱變強(qiáng)．故選C.

16、 ·變式訓(xùn)練2·B　【解析】　自然光是在垂直于傳播方向的上沿一切方向振動(dòng)且各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，偏振光沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度不同．A錯(cuò)誤．自然光在水面反射時(shí)，反射光和折射光的振動(dòng)方向不同，都是一定程度的偏振光．B正確．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波．C錯(cuò)誤．照相機(jī)的增透膜，使得反射光發(fā)生干涉從而使其減弱，是光的干涉現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤． ·典型例題4·D　【解析】　激光是橫波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；激光在不同介質(zhì)中的波速不同，由λ＝可以判斷選項(xiàng)B錯(cuò)誤；發(fā)生干涉現(xiàn)象的條件是兩束光必須為頻率相同的相干光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；利用激光平行度好的特點(diǎn)，可以通過(guò)光的反射測(cè)量激光往返所用的時(shí)間，達(dá)到測(cè)量月球到地球距離

17、的目的，選項(xiàng)D正確． 當(dāng)堂檢測(cè) 1．BC　【解析】　圖A屬于單縫衍射，圖B屬于薄膜干涉，圖C屬于薄膜干涉，圖D屬于白光的色散，故屬于光的干涉現(xiàn)象的是BC. 2．D　【解析】　激光是人造光，也是偏振光，故A錯(cuò)誤；激光相干性好，但必須頻率相同兩束激光才能發(fā)生干涉，故B 錯(cuò)誤；用激光照射不透明擋板上小圓孔時(shí)，光屏上能觀測(cè)到不等間距的光環(huán)，故C錯(cuò)誤；激光全息照片是利用光的干涉現(xiàn)象，故D正確． 3．D　【解析】　A項(xiàng)太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡，由于各種單色光的折射率不同，而發(fā)生色散現(xiàn)象形成彩色光譜．故A錯(cuò)誤．B項(xiàng)用光導(dǎo)纖維束傳送圖象信息是利用光在纖維中不停地發(fā)生全反射進(jìn)行傳遞信息．故B錯(cuò)誤．C項(xiàng)當(dāng)光通

18、過(guò)狹縫時(shí)，若縫的尺寸與光的波長(zhǎng)相當(dāng)，則會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．故C錯(cuò)誤．D項(xiàng)照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面鍍一層增透膜，從膜的前表面和玻璃表面反射的光出現(xiàn)疊加，光程差是半個(gè)波長(zhǎng)，則相互減弱，從而增加投射能力，故D正確．故選D. 4．B　【解析】　從圖樣可以看出從左數(shù)第1、3個(gè)圖為干涉圖樣，由Δx＝λ可知，從左數(shù)第1個(gè)圖為紅光的干涉圖樣，第3個(gè)圖為藍(lán)光的干涉圖樣；第2、4個(gè)圖為衍射圖樣，且第4個(gè)圖衍射明顯，故第4個(gè)圖應(yīng)為黃光的衍射圖樣，故選B. 5．暗條紋　變寬　【解析】　當(dāng)?shù)诫p縫的距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，出現(xiàn)暗條紋，7.95×10－7＝3×，所以應(yīng)出現(xiàn)暗條紋；根據(jù)Δx＝λ，隨著波長(zhǎng)變長(zhǎng)，條紋間的距離變寬．