選考部分選修3-4第十三章第2單元光的干涉衍

1、選考部分 選修3-4 第十三章 第2單元 光的干涉、衍射和 偏振現(xiàn)象 激光智能演練場(chǎng)1用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間距離為0.25 mm，在距離雙縫為1.2 m處的光屏上，測(cè)得5條亮紋間的距離為7.5 mm，試求所用單色光的波長(zhǎng)解析：已知x×103 m，l1.20 m，d×103 m，根據(jù)公式x得波長(zhǎng)x m×107 m.答案：×107 m2兩個(gè)狹縫相距0.3 mm，位于離屏50 cm處，現(xiàn)用波長(zhǎng)為6000 的光照射雙縫，求：(1)兩條相鄰暗條紋間的距離是多少？(2)若將整個(gè)裝置放于水中，那么兩條相鄰暗條紋間的距離是多少？(水的折射率為，1 10

2、10 m)解析：本題要求用公式x進(jìn)行計(jì)算(1)x m1×103 m1 mm(2) 4500 x m0.75 mm.答案：(1)1 mm(2)0.75 mm3登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為×1014 Hz.(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_(2)這種“增反膜”的厚度至少是多少？(3)以下有關(guān)薄膜干涉的說法正確的是 ()A薄膜干涉說明光具有波動(dòng)性B如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)生

3、的干涉條紋一定不平行C干涉條紋一定是彩色的D利用薄膜干涉也可以“增透”解析：(1)為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射后形成的反射光疊加后加強(qiáng)，從而使透射的紫外線減弱(2)路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即2dN(N1,2)，因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的，紫外線在真空中的波長(zhǎng)是c/×107 m在膜中的波長(zhǎng)是/n×107 m×107 m.(3)干涉和衍射都證明光具有波動(dòng)性；如果薄膜厚度均勻變化，則干涉條紋一定平行；白光的干涉為彩色條紋，單色光的干涉則為該色光顏色；當(dāng)膜的厚度為四分之一波長(zhǎng)時(shí)，兩反

4、射光疊加后減弱則會(huì)“增透”故選項(xiàng)A、D正確答案：(1)兩反射光疊加后加強(qiáng)×107 m(3)AD4. 利用薄膜干涉的原理可以用干涉法檢查平面和制造增透膜，回答以下兩個(gè)問題：(1)用圖1326所示的裝置檢查平面時(shí)，是利用了哪兩個(gè)表面反射光形成的薄膜干涉圖樣？(2)為了減少光在透鏡表面由于反射帶來的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一×107 m的綠光在垂直表面入射時(shí)使反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度解析：(1)干涉圖樣是標(biāo)準(zhǔn)樣板和被檢查平面間空氣膜即b、c面反射光疊加形成的(2)設(shè)綠光在真空中波長(zhǎng)為0，在增透膜中的波長(zhǎng)為，由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長(zhǎng)及頻率的關(guān)系得：

5、n即，那么增透膜厚度h m1×107 m.答案：見解析5某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳之間形成的狹縫觀察光的衍射(1)若某次觀察光的衍射時(shí)游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖1327所示，則卡尺兩測(cè)腳間的狹縫寬度為_ (2)在利用游標(biāo)卡尺兩腳之間形成的狹縫觀察光的衍射總結(jié)出的以下幾點(diǎn)中，正確的是_A若狹縫與燈絲平行，則衍射條紋與狹縫平行B衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)，狹縫越窄，衍射條紋越窄C衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射條紋越寬D衍射條紋的間距與光的頻率有關(guān)，光的頻率越大，衍射條紋越寬解析：(1)卡尺游標(biāo)尺為20分度，其精度為 mm0.05 mm.讀數(shù)固定刻度可動(dòng)刻

6、度05×0.05 mm0.25 mm.(2)觀察光的衍射現(xiàn)象時(shí)，狹縫必須與燈絲平行，而衍射條紋與狹縫平行，A正確；衍射現(xiàn)象明顯與否與縫寬和光波長(zhǎng)有關(guān)狹縫越窄，光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，現(xiàn)象越明顯，故B錯(cuò)誤，C正確；由c知，頻率越高則光波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越不明顯，故D錯(cuò)誤答案：(1)0.25 mm(2)AC6(2010·南京模擬)在柏油馬路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的視覺疲勞這些天然的炫光往往是光滑表面反射而來的鏡式反射光和從表面反射的漫反射光重疊的結(jié)果，漫反射光是非偏振光，而鏡式反射光一般是部分偏振光由于它們是從水平面上反射的，光線的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振動(dòng)在水平方

7、向的偏振光要想消除這種炫光，只要將光線中的水平振動(dòng)成分減弱些就可以了同理，要想消除從豎直面反射來的炫光，如玻璃窗反射來的炫光，所用偏振軸應(yīng)取水平方向請(qǐng)回答下列兩個(gè)問題：(1)某些特定環(huán)境下照相時(shí)，常在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片使影像清晰，這是利用什么原理？(2)市場(chǎng)上有一種太陽鏡，它的鏡片是偏振片，為什么不用普通的帶色玻璃片而用偏振片？安裝鏡片時(shí)它的透振方向應(yīng)該沿什么方向？解析：(1)在某些特定環(huán)境下，如拍攝池水中的游動(dòng)的魚時(shí)，由于水面反射光的干擾，影像會(huì)不清楚，在鏡頭前裝一片偏振片，清除反射光(反射光為偏振光)，影像就變得清晰(2)這種太陽鏡是為了消除柏油馬路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此

8、應(yīng)用偏振片而不是帶色的普通玻璃片該反射光為水平方向的偏振光，故應(yīng)使鏡片的透振方向豎直答案：見解析7一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為的“單色光”實(shí)際上它的頻率并不是真正單一的激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度)如圖1328所示，讓單色光照射到薄膜表面a，一部分光從前表面反射回來(這部分光稱為甲光)，其余的光進(jìn)入薄膜內(nèi)部，其中的一小部分光從薄膜后表面b反射回來，再?gòu)那氨砻嬲凵涑?這部分光稱為乙光)，甲、乙這兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉，乙光與甲光相比，要在薄膜中多傳播一小段時(shí)間t.理論和實(shí)踐都證明，能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是：t的最大值tm與的乘積近似等于1，即只有滿足tm·1才會(huì)觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光頻率×1014 Hz，它的頻率寬度×109斜射到折射率n的薄膜表面，入射時(shí)與薄膜表面成45°角，如圖1328所示(1)求從O點(diǎn)射入薄膜中的光的傳播方向及速率(2)估算在如圖1328所示的情況下，能觀察到明顯 穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的薄膜的最大厚度dm.解析：(1)設(shè)從O點(diǎn)射入薄膜中的光線的折射角為r，根據(jù)折射定律有：n，即sinr所以r30&#