高中物理高考二輪復(fù)習(xí)二輪復(fù)習(xí) 專題37光的波動(dòng)性-2023屆高考物理二輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案

光的波動(dòng)性

1、知道光的干涉條件及現(xiàn)象；光的波動(dòng)性2、知道薄膜干涉的相關(guān)應(yīng)用；3、知道光的衍射及偏振現(xiàn)象，了解其相關(guān)應(yīng)用；4、知道光的干涉和衍射的區(qū)別與聯(lián)系；5、能利用光的干涉實(shí)驗(yàn)測定光的波長。

【知識(shí)點(diǎn)1】光的干涉要點(diǎn)詮釋：

1、1801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊通過雙縫實(shí)驗(yàn)成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，證明了光的確是一種波。

2、光的干涉現(xiàn)象

在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間，即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象。

3、干涉條件

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。（相干波源的頻率必須相同）。

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（這樣兩束光都來源于同一個(gè)光源，因此頻率必然相等）。

下面四個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖。

4、干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋

亮紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍，即（n=0，1，2，3，……）

暗紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍，即（n=0，1，2，3，……）

相鄰亮紋（暗紋）間的距離，。用此公式可以測定單色光的波長。

用白光作雙縫干涉實(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。

5、薄膜干涉

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，當(dāng)入射光是單色光時(shí)，得到單色條紋。

參與薄膜干涉的兩列光是分別從薄膜的前表面和后表面反射出來的兩列光。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。

薄膜干涉中的色散：

（1）成因：由膜的前后表面反射回來的光疊加的結(jié)果，所以觀察時(shí)只能在光源的同側(cè)才能看到。

（2）形狀：明暗相間的條紋。紋的亮暗與膜的厚度有關(guān)。

【知識(shí)點(diǎn)2】光的衍射要點(diǎn)詮釋：1、光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射。

2、產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件

障礙物（或孔）的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比波長還小。

關(guān)于衍射的表述一定要準(zhǔn)確（區(qū)分能否發(fā)生衍射和能否發(fā)生明顯衍射）。各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。

3、泊松亮斑

當(dāng)光照到不透光的小圓板上時(shí)，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、衍射與干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋干涉和衍射是波的特征，光的干涉和衍射現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性，波長越大，干涉和衍射現(xiàn)象就越明顯，也越容易觀察到干涉和衍射現(xiàn)象。

【知識(shí)點(diǎn)3】光的偏振激光要點(diǎn)詮釋：（一）光的偏振1、光的偏振

自然光是指在垂直于光的傳播方向上，各個(gè)方向強(qiáng)度相同。偏振光是指在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)。

光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波。

2、偏振光的產(chǎn)生方式

偏振光的產(chǎn)生方式是通過兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是獲得偏振光，叫起偏器，第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器．

光的偏振理解：

（1）光波的感光作用和生理作用主要是由電場強(qiáng)度E引起的，因此將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)。

（2）自然光：太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。

（3）偏振光：自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，叫偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通?？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光（如圖）。

（二）激光1、產(chǎn)生機(jī)理處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的電磁場的影響下，引起高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時(shí)在兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射。原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理。2、激光器：主要由工作物質(zhì)、激勵(lì)源和諧振腔組成。3、激光的主要特點(diǎn)及應(yīng)用（1）平行度好（方向性好）精確測距：激光雷達(dá)；刻制光盤（2）相干性好（頻率單一）做相干光：干涉、衍射傳遞信息：光纖通信記錄信息：全息照相（3）亮度高（強(qiáng)度大）機(jī)械加工：打孔、焊接、切割醫(yī)學(xué)上：光刀軍事上：激光武器（“死光”武器）科研上：引發(fā)核聚變

例1.武廣高鐵線上運(yùn)行的動(dòng)車，是一種新刑高速列車，其正常運(yùn)行速度為360km/h，每節(jié)車廂長為L=25m?，F(xiàn)為探究動(dòng)車進(jìn)站時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，如果相鄰車廂交接處各安裝一個(gè)激光燈，在站臺(tái)邊的某位置安裝一個(gè)光電計(jì)時(shí)器，若動(dòng)車進(jìn)站時(shí)是做勻減速運(yùn)動(dòng)，第5次激光燈到達(dá)計(jì)時(shí)器時(shí)速度剛好為0，且連續(xù)5次燈通過計(jì)時(shí)器記錄總時(shí)間為4s，則（

）A.

動(dòng)車上的第一個(gè)激光燈通過光電計(jì)時(shí)器時(shí)的速度約為50m/s

B.

動(dòng)車停止運(yùn)動(dòng)前兩燈計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔約為5s

C.

動(dòng)車勻減速進(jìn)站的加速度大小為s2

D.

動(dòng)車從正常運(yùn)行速度減速到靜止所需的時(shí)間約為20s

【解析】C．由于連續(xù)5次計(jì)時(shí)動(dòng)車通過了4節(jié)車廂，且剛好減速到速度為零，故可等效為反方向的從靜止開始的勻加速運(yùn)動(dòng)，故有4L所以aC不符合題意；A．第一個(gè)激光燈通過計(jì)時(shí)器時(shí)的速度為vA符合題意；B．動(dòng)車停止運(yùn)動(dòng)前兩燈計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔由L=12aB不符合題意；D．動(dòng)車從正常運(yùn)行速度減速到靜止所需的時(shí)間為tD不符合題意。故答案為：A。例2.現(xiàn)代的激光打印機(jī)都是自動(dòng)進(jìn)紙的，其進(jìn)紙?jiān)砣鐖D所示，進(jìn)紙槽里疊放有一疊白紙。進(jìn)紙時(shí)滾輪以豎直向下的力壓在第1張白紙上，并沿逆時(shí)針方向均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，確保第1張紙與第2張紙相對(duì)滑動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相同，滾輪與白紙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ2，則下列說法正確的是（

）A.

若要自動(dòng)進(jìn)紙則μ1>μ2

B.

第1張白紙受到的摩擦力向左

C.

一張白紙受到上一張白紙的摩擦力一定向左

D.

進(jìn)紙過程中任意兩張白紙之間均存在靜摩擦力【解析】A．若要自動(dòng)進(jìn)紙，則滾輪與白紙之間的摩擦力要大于紙與紙的摩擦力，則有μ1＞μ2，A符合題意；B．第1張紙相對(duì)于滾輪的運(yùn)動(dòng)趨勢方向與滾輪的運(yùn)動(dòng)方向相反，則受到滾輪的靜摩擦力與滾輪的運(yùn)動(dòng)方向相同，即受到滾輪的摩擦力向右，B不符合題意；C．根據(jù)題意，因上一張相對(duì)下一張要向右滑動(dòng)，則上一張紙受到下一張紙的摩擦力一定向左，那么下一張相對(duì)上一張要向左滑動(dòng)，因此下一張紙受到上一張紙的摩擦力一定向右，C不符合題意；D．第1張紙與第2張紙之間有相對(duì)滑動(dòng)，存在滑動(dòng)摩擦力，D不符合題意。故答案為：A。

1.如圖所示，為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為cm的遮光板，滑塊向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)依次通過兩個(gè)光電門A和B。光電門上的黑點(diǎn)處有極細(xì)的激光束，當(dāng)遮光板擋住光束時(shí)開始計(jì)時(shí)，不遮擋光束時(shí)停止計(jì)時(shí)。現(xiàn)記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門所用的時(shí)間為Δt1＝s，通過第二個(gè)光電門所用的時(shí)間為Δt2＝s，光電門從第一次計(jì)時(shí)結(jié)束到第二次計(jì)時(shí)開始經(jīng)歷的時(shí)間為Δt3=s．則滑塊的加速度大小應(yīng)為（）A.

m/s2

B.

s2

C.

m/s2

D.

m/s22.地質(zhì)、地震、勘探、氣象和地球物理等領(lǐng)域的研究中，需要精確的重力加速度g值，g值可由實(shí)驗(yàn)精確測定．近年來測g值的一種方法叫“對(duì)稱自由下落法”，它是將測g歸于測長度和時(shí)間，以穩(wěn)定的氦氖激光為長度標(biāo)準(zhǔn)，用光學(xué)干涉的方法測距離，以銣原子鐘或其他手段測時(shí)間，能將g值測得很準(zhǔn)，具體做法是：將真空長直管沿豎直方向放置，自其中O點(diǎn)向上拋小球又落到原處的時(shí)間為T2，在小球運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過比O點(diǎn)高H的P點(diǎn)，小球離開P點(diǎn)到又回到P點(diǎn)所用的時(shí)間為T1，測得T1、T2和H，可求得g等于（

）A.

8HT22-T12

1.【答案】C【解析】物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度，據(jù)v=dΔt得：遮光板通過第一個(gè)光電門的中間時(shí)刻的速度：v1=0.030.3=0.10m/s，遮光板通過第二個(gè)光電門的中間時(shí)刻的速度：v2