新教材-人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)-第四章-光-知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)提煉匯總

第四章光1光的折射 -1-2全反射 -11-3光的干涉 -20-4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) -27-5光的衍射 -33-6光的偏振激光 -33-1光的折射一、光的反射及反射定律1．光的反射：光從第1種介質(zhì)射到與第2種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光會(huì)返回到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象．2．光在反射時(shí)遵循反射定律．二、光的折射及折射定律1．光的折射及折射定律光的折射光從第1種介質(zhì)斜射到與第2種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光進(jìn)入第2種介質(zhì)的現(xiàn)象入射角、折射角入射角：入射光線與法線的夾角θ1折射角：折射光線與法線的夾角θ2折射定律折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n122.光路可逆性在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的．三、折射率1．物理意義：反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量．2．定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).3．研究表明，光在不同介質(zhì)中的速度不同，某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v).考點(diǎn)一反射定律和折射定律1.光的反射(1)反射現(xiàn)象：光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光會(huì)返回到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象．(2)光在反射時(shí)遵從反射定律．2.光的折射(1)折射現(xiàn)象如圖所示，當(dāng)光線入射到兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，一部分光被反射回原來(lái)介質(zhì)，即反射光線OB.另一部分光進(jìn)入第2種介質(zhì)，并改變了原來(lái)的傳播方向，即光線OC，這種現(xiàn)象叫作光的折射現(xiàn)象，光線OC稱為折射光線．【說(shuō)明】光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般要發(fā)生變化，但并非一定要變化，當(dāng)光垂直界面入射時(shí)光的傳播方向就不變化．(2)折射定律：折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比．即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12，式中n12是比例常數(shù)．3．光路可逆性在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的．如果讓光線逆著出射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線出射．【例1】如圖所示，光線以入射角θ1從空氣射向折射率n＝eq\r(2)的玻璃表面．(1)當(dāng)入射角θ1＝45°時(shí)，反射光線與折射光線的夾角θ為多大？(2)當(dāng)入射角θ1為多大時(shí)，反射光線和折射光線垂直？【審題指導(dǎo)】1．如何確定θ1與θ1′的關(guān)系？2．如何確定θ1與θ2的關(guān)系？【解析】(1)設(shè)折射角為θ2，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，得sinθ2＝eq\f(sinθ1,n)＝eq\f(sin45°,\r(2))＝eq\f(1,2)，所以θ2＝30°.又反射角θ1′＝45°，則反射光線與折射光線的夾角θ＝180°－θ1′－θ2＝105°.(2)當(dāng)反射光線和折射光線垂直時(shí)，即θ1′＋θ2＝90°，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sinθ1,cosθ1′)＝eq\f(sinθ1,cosθ1)＝tanθ1＝eq\r(2)，則入射角θ1＝arctaneq\r(2).【答案】(1)105°(2)arctaneq\r(2)解決此類(lèi)光路問(wèn)題，關(guān)鍵是辨清“三線、兩角、一界面”間的關(guān)系.注意以下幾點(diǎn)：1根據(jù)題意正確畫(huà)出光路圖.2利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，注意入射角、反射角、折射角的確定.3利用反射定律、折射定律求解.4注意光路的可逆性的利用.【例2】有一水池實(shí)際深度為3m，當(dāng)垂直水面向下看時(shí)，水的視深為多少？(已知水的折射率為eq\f(4,3))【審題指導(dǎo)】1．觀察水中的物體會(huì)變淺，是物體真的變淺了嗎？2．觀察水中的物體會(huì)變淺，實(shí)際看到的是物體的像，要作出物體的像，至少要用幾條光線？3．當(dāng)角度很小時(shí)，這個(gè)角的正弦跟正切可以近似認(rèn)為相等嗎？【解析】設(shè)水池的實(shí)際深度為H，水的視深為h，從正上方沿豎直向下的方向觀察池底S時(shí)，由于光的折射現(xiàn)象，其視深位置為S′處，觀察光路如圖所示．由幾何關(guān)系和折射定律可知：n＝eq\f(sini,sinγ)，O1O2＝htani＝Htanγ，考慮到從正上方觀察時(shí)，角i和γ均很小，所以有：sini≈tani，sinγ≈tanγ.因此，h＝eq\f(H,n)＝eq\f(3,\f(4,3))m＝eq\f(9,4)m＝2.25m.【答案】2.25m考點(diǎn)二折射率1.定義光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫作這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率，用符號(hào)n表示．2．物理意義折射率是反映介質(zhì)折射光的本領(lǐng)大小的一個(gè)物理量．3．折射率與光速的關(guān)系某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度c與光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c,v).4．折射率的大小特點(diǎn)任何介質(zhì)的折射率都大于1.(1)由公式n＝eq\f(c,v)看，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(2)由公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)看，光從真空斜射向任何其他介質(zhì)時(shí)，入射角都大于折射角．所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.【說(shuō)明】折射率的大小由介質(zhì)本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無(wú)關(guān)．【例3】一個(gè)圓柱形筒，直徑為12cm，高為16cm.人眼在筒側(cè)壁上方某處觀察，所見(jiàn)筒側(cè)壁的深度為9cm，當(dāng)筒中裝滿液體時(shí)，則恰能看到筒側(cè)壁的最低點(diǎn)，求：(1)此液體的折射率；(2)光在此液體中的傳播速度．【審題指導(dǎo)】題中“恰能看到”，表明人眼看到的是筒側(cè)壁最低點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)界面折射后進(jìn)入人眼的邊界光線，由此可作出符合題意的光路圖．在作圖或分析計(jì)算時(shí)還可以由光路可逆原理，認(rèn)為“由人眼發(fā)出的光線”折射后恰好到達(dá)筒側(cè)壁最低點(diǎn)．【解析】根據(jù)題中的條件作光路圖如圖所示．(1)由圖可知：sinθ2＝eq\f(d,\r(d2＋H2))，sinθ1＝sini＝eq\f(d,\r(d2＋h2)).則此液體的折射率為：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\r(d2＋H2),\r(d2＋h2))＝eq\f(\r(122＋162),\r(122＋92))＝eq\f(4,3).(2)光在此液體中的傳播速度：v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3.0×108,\f(4,3))m/s＝2.25×108m/s.【答案】(1)eq\f(4,3)(2)2.25×108m/s本題中知道人眼看到的是邊界光線，知道人眼順著折射光線的反向延長(zhǎng)線看去是人眼所見(jiàn)的筒深9cm，這是正確作出光路圖的依據(jù).總之，審清題意畫(huà)出光路圖必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫(huà)出光路圖，是分析折射問(wèn)題的關(guān)鍵.考點(diǎn)三測(cè)定玻璃的折射率1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簳?huì)用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時(shí)，入射角和折射角的確定方法．2．實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示的是兩面平行的玻璃磚對(duì)光路的側(cè)移．用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，確定出O′點(diǎn)，畫(huà)出折射光線OO′，量出入射角θ1和折射角θ2，據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)計(jì)算出玻璃的折射率．3．實(shí)驗(yàn)器材：白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長(zhǎng)方形玻璃磚．4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)將白紙用圖釘固定在繪圖板上．(2)在白紙上畫(huà)出一條直線aa′作為界面(線)，過(guò)aa′上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線NN′，并畫(huà)一條線段AO作為入射光線．(3)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫(huà)出玻璃磚的另一長(zhǎng)邊bb′.(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像．再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置．(5)移去大頭針和玻璃磚，過(guò)P3、P4作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過(guò)玻璃磚后的傳播方向．(6)連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中．(7)用上述方法分別求出入射角為30°、45°、60°時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中．1玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上.若寬度太小，則測(cè)量誤差較大.2入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差，但入射角也不宜太大.3在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線.4在以上操作過(guò)程中，玻璃磚與白紙相對(duì)位置不能變.5．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)方法一：平均值法算出不同入射角時(shí)的比值eq\f(sinθ1,sinθ2)，最后求出在幾次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)eq\f(sinθ1,sinθ2)的平均值，即為玻璃磚的折射率．(2)方法二：圖像法以sinθ1值為橫坐標(biāo)、sinθ2值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，如右圖所示．描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得一條過(guò)原點(diǎn)的直線．求解圖線斜率k，則k＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\f(1,n)，故玻璃磚折射率n＝eq\f(1,k).(3)方法三：作圖法在找到入射光線和折射光線以后，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，分別與AO交于C點(diǎn)，OO′(或OO′的延長(zhǎng)線)交于D點(diǎn)，過(guò)C、D兩點(diǎn)分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的長(zhǎng)，如圖所示．由于sinθ1＝eq\f(CC′,CO)，sinθ2＝eq\f(DD′,DO)，且CO＝DO，所以折射率n1＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(CC′,DD′).【例4】(多選)某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率，他的實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟準(zhǔn)確無(wú)誤，但他處理實(shí)驗(yàn)記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面aa′與bb′不平行，則()A．入射光線與出射光線兩條直線平行B．入射光線與出射光線兩條直線不平行C．他測(cè)出的折射率偏大D．他測(cè)出的折射率不受影響【審題指導(dǎo)】1．測(cè)定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)中，對(duì)玻璃磚有什么要求？2．實(shí)驗(yàn)時(shí)為了減小誤差，對(duì)入射角大小有什么要求？3．本實(shí)驗(yàn)中，必須選用兩側(cè)面平行的玻璃磚嗎？4．可以用圓形的或三角形的玻璃磚做本實(shí)驗(yàn)嗎？【解析】如圖所示，在光線由aa′進(jìn)入玻璃磚的偏折現(xiàn)象中，由折射定律知：n＝eq\f(sinα,sinβ).在光線由bb′射出玻璃磚的偏折現(xiàn)象中，同理，n＝eq\f(sinr,sini).若aa′與bb′平行，則i＝β，因此，α＝r，此時(shí)入射光線AO與出射光線O′B平行．若aa′與bb′不平行，則i≠β，因此，α≠r.此時(shí)入射光線AO與出射光線O′B不平行，選項(xiàng)B正確．在具體測(cè)定折射率時(shí)，要求實(shí)驗(yàn)方法、光路均準(zhǔn)確無(wú)誤，折射率的測(cè)量值不受aa′與bb′是否平行的影響，選項(xiàng)D正確．故正確答案為B、D.【答案】BD1入射光線與出射光線是否平行，取決于玻璃磚兩界面aa′與bb′是否平行.2利用插針?lè)ù_定光的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，從而確定入射光線和折射光線.此方法適合應(yīng)用于平行玻璃磚、棱鏡、圓柱形玻璃體等.測(cè)定折射率的幾種常見(jiàn)方法1．成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像．方法：如圖所示，在一盛滿水的燒杯中，緊挨杯口豎直插一直尺，在直尺的對(duì)面觀察水面，能同時(shí)看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若從點(diǎn)P看到直尺水下最低點(diǎn)的刻度B的像B′(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A′(反射成像)重合，讀出AC、BC的長(zhǎng)，量出燒杯內(nèi)徑d，即可求出水的折射率n＝eq\r(BC2＋d2/AC2＋d2).2．觀察法原理：光的折射定律．方法：取一圓筒，放在水平桌面上，如圖所示．從點(diǎn)A觀察，調(diào)整視線恰好看到筒底邊緣點(diǎn)B，慢慢向筒中注入清水至滿，仍從點(diǎn)A觀察，能看到筒底的點(diǎn)C，記錄點(diǎn)C位置，量出筒高h(yuǎn)，筒的內(nèi)徑d及C到筒另一邊緣D的距離l，則水的折射率n＝deq\r(l2＋h2)/(leq\r(d2＋h2))．3．視深法原理：利用視深公式h′＝h/n.方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方吊一根針，如圖所示．調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測(cè)出針尖距水面距離即為杯中水的視深h′，再測(cè)出水的實(shí)際深度h，則水的折射率n＝h/h′.4．光路可逆法原理：根據(jù)光路可逆和折射定律．方法：用如圖所示的裝置可以測(cè)定棱鏡的折射率，其中ABC表示待測(cè)直角棱鏡的橫截面，棱鏡的兩個(gè)銳角α和β都是已知的，緊貼直角邊AC的是一塊平面鏡，將一束光SO入射到棱鏡的AB面上，適當(dāng)調(diào)整光線SO的入射方向使AB面出射的光線與入射光線SO恰好重合，在這種情況下，僅需要測(cè)出一個(gè)物理量就可以算出該棱鏡的折射率．從AC面反射的光原路返回，由光路可逆，射到AC面上的光一定垂直AC面，則折射角等于α，只要能測(cè)出入射角或入射角的余角即可，所以只要測(cè)出∠SOB或入射角i，折射率n＝eq\f(cos∠SOB,sinα)或n＝eq\f(sini,sinα).5．全反射法原理：全反射現(xiàn)象(后面將學(xué)到)．方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖所示．在水面上觀察，看到一圓的發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑D及水深h，則水的折射率n＝eq\r(D2＋4h2)/D.6．插針?lè)ㄔ恚汗獾恼凵涠桑椒ǎ翰遽樂(lè)ǖ淖饔檬钦页霾ＡТu內(nèi)的光路，其關(guān)鍵是確定入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，而入射點(diǎn)和出射點(diǎn)是利用插針后確定的直線與界面相交而得到的，故實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是插準(zhǔn)大頭針，畫(huà)準(zhǔn)玻璃磚邊界線，而與所選玻璃磚兩邊平行與否無(wú)關(guān)．如用半圓形、圓形或三角形玻璃磚，均可測(cè)出其折射率，光路如圖所示．【典例】一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的(光線不能通過(guò)此表面)．現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率．給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直．在紙上畫(huà)出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖所示．然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2(位置如圖)．用P1、P2的連線表示入射光線．(1)為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4？試在題圖中標(biāo)出P3、P4的位置；(2)然后，移去玻璃磚與大頭針．試在題圖中通過(guò)作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2.簡(jiǎn)要寫(xiě)出作圖步驟；(3)寫(xiě)出用θ1、θ2表示的折射率公式．【解析】(1)在bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)過(guò)bb′折射aa′反射，再經(jīng)bb′折射后)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如圖．(2)①過(guò)P1、P2作直線與bb′交于O；②過(guò)P3、P4作直線與bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中點(diǎn)M；④過(guò)O點(diǎn)作bb′的垂線CD，過(guò)M點(diǎn)作bb′的垂線與aa′相交于N，如圖所示，連接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.(3)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).【答案】見(jiàn)解析對(duì)于玻璃三棱鏡折射率的測(cè)定，其方法與球形玻璃折射率的測(cè)定方法是一樣的：(1)在玻璃的一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2.(2)在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3和P4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時(shí)，大頭針P4、P3和P2、P1的像恰好在一條直線上．(3)移去玻璃和大頭針后得到如圖所示的光路圖，可以按光路圖確定入射光線AO，出射光線O′B，則OO′為折射光線．(4)用量角器量出i、r，即可求出折射率n＝eq\f(sini,sinr).2全反射一、全反射1．光密介質(zhì)、光疏介質(zhì)對(duì)于折射率不同的兩種介質(zhì)，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)．2．全反射及臨界角的概念(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角增大到某一角度，折射光線就會(huì)完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象．(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射即折射角等于90°時(shí)的入射角．用字母C表示，則sinC＝eq\f(1,n).3．全反射的條件要發(fā)生全反射，必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．(2)入射角等于或大于臨界角．二、全反射的應(yīng)用1．全反射棱鏡全反射棱鏡的截面是等腰直角三角形，當(dāng)光垂直于直角邊射向棱鏡時(shí)，光的傳播方向改變了90°角，當(dāng)光垂直于斜邊射向棱鏡時(shí)，光的傳播方向改變了180°角．2．光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用(1)光導(dǎo)纖維對(duì)光的傳導(dǎo)原理：利用了光的全反射．(2)光導(dǎo)纖維的構(gòu)造：光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑從幾微米到一百微米，由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射．(3)光導(dǎo)纖維的應(yīng)用——光纖通信光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是傳輸容量大，此外光纖傳輸還有衰減小、抗干擾性及保密性強(qiáng)等多方面的優(yōu)點(diǎn)．考點(diǎn)一全反射只發(fā)生反射現(xiàn)象不發(fā)生折射現(xiàn)象．1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)對(duì)于折射率不同的兩種介質(zhì)，我們把折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)，折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)的．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的．(2)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的比較光疏介質(zhì)光密介質(zhì)折射率小大光的傳播速度大小相對(duì)性若n甲>n乙，則甲是光密介質(zhì)，乙是光疏介質(zhì)；若n甲<n丙，則甲是光疏介質(zhì)，丙是光密介質(zhì)折射角和入射角的關(guān)系光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角1光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)是相對(duì)而言的，并沒(méi)有絕對(duì)意義.2光疏和光密是從介質(zhì)的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)的，并不是它的密度大小.2．全反射(1)定義：光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫作全反射．如下圖所示．(2)發(fā)生全反射的條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．3．臨界角(1)定義：折射角為90°時(shí)的入射角，稱為臨界角，用C表示．當(dāng)折射角為90°時(shí)，恰好發(fā)生了全反射.實(shí)際上折射角為90°是不存在的，但它是發(fā)生全反射的臨界角度，因此在利用折射定律求臨界角時(shí)，認(rèn)為折射角為90°.(2)臨界角C的表示式：由折射定律知，光由某種介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)，若剛好發(fā)生全反射，則n＝eq\f(sin90°,sinC)＝eq\f(1,sinC).所以sinC＝eq\f(1,n).4．對(duì)全反射的理解從能量角度看，光在兩種介質(zhì)分界面上發(fā)生反射和折射時(shí)，若不計(jì)介質(zhì)的吸收，入射光能量會(huì)分配成反射光和折射光兩部分，其中反射光能量隨著入射角的增大而增強(qiáng)，折射光能量則隨著入射角的增大而減弱．因此，當(dāng)入射角越小時(shí)折射光越強(qiáng)，而反射光越弱．這正是我們看水底處物體時(shí)感到垂直下視時(shí)看得最清楚，而斜視時(shí)感到有些模糊的原因．當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，折射光能量等于零，入射光能量完全轉(zhuǎn)化為反射光的能量．公式sinC＝eq\f(1,n)只適用于光由介質(zhì)射向真空(或空氣)時(shí)臨界角的計(jì)算，即C為介質(zhì)對(duì)真空(或空氣)的臨界角．【例1】(多選)如圖所示，一束光由空氣射到透明介質(zhì)球上的A點(diǎn)，入射角為i，則()A．當(dāng)i足夠大時(shí)，在A點(diǎn)發(fā)生全反射B．當(dāng)i足夠大時(shí)，光從球內(nèi)向外射出時(shí)將發(fā)生全反射C．無(wú)論i多大，在A點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生全反射D．無(wú)論i多大，光從球內(nèi)向外射出時(shí)都不會(huì)發(fā)生全反射【審題指導(dǎo)】1．光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是怎么定義的？2．光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)時(shí)一定會(huì)發(fā)生全反射嗎？3．發(fā)生全反射要滿足什么條件？【解析】光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射，因此光在A點(diǎn)由空氣進(jìn)入介質(zhì)球時(shí)，肯定不能發(fā)生全反射；如圖所示，對(duì)于球上任意一點(diǎn)，球面法線一定過(guò)圓心O，設(shè)r為光從A點(diǎn)射入時(shí)的折射角，i′為光從B點(diǎn)射出時(shí)的入射角．它們?yōu)榈妊切蔚膬傻捉牵虼擞衖′＝r.根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)得，sinr＝eq\f(sini,n)，即隨著i的增大，r增大，但顯然r不能大于或等于臨界角C，故i′也不可能大于或等于臨界角，即光從B點(diǎn)射出時(shí)，也不可能發(fā)生全反射；同理，光從B點(diǎn)反射，光線射向D點(diǎn)，從D點(diǎn)射出時(shí)也不會(huì)發(fā)生全反射．【答案】CD【例2】如下圖所示，在厚度為d、折射率為n的大玻璃板的下表面，緊貼著一個(gè)半徑為r的圓形發(fā)光面．為了從玻璃板的上方看不見(jiàn)圓形發(fā)光面，可在玻璃板的上表面貼一張黑紙片，求所貼黑紙片的最小面積．【審題指導(dǎo)】eq\x(\a\al(求黑紙片,最小面積))→eq\x(\a\al(求黑紙片,最小半徑))→eq\x(求臨界角)【解析】如圖所示，設(shè)A點(diǎn)為發(fā)光面的右邊緣，由A點(diǎn)發(fā)出的光線射向O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則此時(shí)的入射角θ為玻璃的臨界角，在O點(diǎn)外側(cè)玻璃的上表面不再有折射光線．B點(diǎn)為A點(diǎn)在玻璃上表面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)．那么r＋eq\x\to(BO)即為玻璃上表面透光面圓的最大半徑，即黑紙片的最小半徑．由臨界角公式有：sinθ＝eq\f(1,n)，由幾何關(guān)系有：cotθ＝eq\f(d,\x\to(BO))＝eq\f(cosθ,sinθ)＝eq\f(\r(1－sin2θ),sinθ)，解得eq\x\to(BO)＝eq\f(d,\r(n2－1)).所以黑紙片的最小半徑R＝r＋eq\f(d,\r(n2－1))，黑紙片的最小面積S＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＋\f(d,\r(n2－1))))2.【答案】πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＋\f(d,\r(n2－1))))2解決此類(lèi)問(wèn)題有以下規(guī)律：1解決全反射問(wèn)題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確熟練地作出光路圖，根據(jù)臨界角的條件，作出特殊光線，其他光線通過(guò)分析可求得.2解決此類(lèi)問(wèn)題的一般順序：先根據(jù)題意在圖中畫(huà)出光路圖，再根據(jù)臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)和折射率公式n＝eq\f(sini,sinr)，結(jié)合幾何知識(shí)求解.)考點(diǎn)二全反射現(xiàn)象的應(yīng)用1.全反射棱鏡橫截面是等腰直角三角形的棱鏡是全反射棱鏡．它在光學(xué)儀器里，常用來(lái)代替平面鏡，改變光的傳播方向．下表為光通過(guò)全反射棱鏡時(shí)的幾種方式.2.“海市蜃樓”由于空中大氣的折射和全反射，會(huì)在空中出現(xiàn)“海市蜃樓”．在風(fēng)平浪靜的日子，站在海濱，有時(shí)可以看到遠(yuǎn)處的空中出現(xiàn)了高樓聳立、街道棋布、山巒重疊等景象．(1)氣候條件：當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的密度隨溫度的降低而增大，使空氣的下層折射率比上層大(如圖所示)．(2)光路分析：遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來(lái)越大，當(dāng)入射角增大到臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，光線就會(huì)從高空的空氣層中通過(guò)空氣的折射逐漸返回折射率較大的下一層．在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來(lái)的光線形成的虛像，這就是“海市蜃樓”的景象．如下圖甲所示．3．“沙漠蜃景”人們逆著反射光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處物體的倒景(如圖乙所示)，仿佛是從水面反射出來(lái)的一樣．在炎熱夏天的柏油馬路上，有時(shí)也能看到上述現(xiàn)象．方法指導(dǎo)結(jié)論：因?yàn)榻咏趁娴臒峥諝鈱颖壬蠈涌諝獾拿芏刃?，折射率也?。畯倪h(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折射率小的熱空氣層時(shí)被折射，經(jīng)過(guò)多次折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射．4．光導(dǎo)纖維(1)光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1～100μm，由內(nèi)芯和外套兩層組成(如圖所示)，內(nèi)芯折射率比外套大，光在內(nèi)芯中傳播時(shí)，在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射，有效減小了光的能量損失，極大提高了傳播的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳送．因此，光信號(hào)能攜帶著數(shù)碼信息、電視圖像、聲音信息等沿著光纖傳播到很遠(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)光纖通信．(2)光導(dǎo)纖維的折射率設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為n，當(dāng)入射光線入射角為θ1時(shí)，進(jìn)入端面的折射光線傳到側(cè)面時(shí)恰好發(fā)生全反射，如圖所示．則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sinθ1＝eq\r(n2－1).由圖可知：當(dāng)θ1增大時(shí)，θ2增大，而從纖維射向空氣中的光線的入射角θ減?。?dāng)θ1＝90°時(shí)，若θ＝C，則所有進(jìn)入纖維中的光線都能發(fā)生全反射，即有sin90°＝eq\r(n2－1)，解得n＝eq\r(2).當(dāng)光導(dǎo)纖維的折射率為eq\r(2)時(shí)，就可以使以任意角度入射的光都能發(fā)生全反射．由于光導(dǎo)纖維包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光導(dǎo)纖維的折射率實(shí)際上要比eq\r(2))大些.【例3】在光導(dǎo)纖維的端面上入射光滿足什么條件，才能使光在光導(dǎo)纖維中不斷發(fā)生全反射，從一端傳到另一端？(設(shè)光纖外層材料的折射率為1)【審題指導(dǎo)】光導(dǎo)纖維利用了全反射原理，應(yīng)從發(fā)生全反射的條件去分析計(jì)算．【解析】設(shè)當(dāng)入射角為i，進(jìn)入端面的折射光線傳到側(cè)面時(shí)恰好發(fā)生全反射，如圖所示，則有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sini,sinr)，C＋r＝90°.由以上各式可得：sini＝eq\r(n2－1)，i＝arcsineq\r(n2－1).可見(jiàn)i只要不大于arcsineq\r(n2－1)，光線就能連續(xù)不斷地發(fā)生全反射，從光導(dǎo)纖維的一端傳到另一端．【答案】入射角不大于arcsineq\r(n2－1)實(shí)際上光導(dǎo)纖維包有外套，由于外套折射率比真空的折射率大，實(shí)際入射角應(yīng)比前面計(jì)算出的i值要小些.,光導(dǎo)纖維問(wèn)題，應(yīng)抓住光從端面折射，折射光到側(cè)面發(fā)生全反射，畫(huà)出光路圖，找出各角之間的關(guān)系，問(wèn)題就能得到解決.正確理解光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)1．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是相對(duì)的，同一種介質(zhì)，既可以是光密介質(zhì)也可以是光疏介質(zhì)，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析．例如，玻璃相對(duì)水而言是光密介質(zhì)，而相對(duì)金剛石而言則是光疏介質(zhì)．2．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)是由兩種介質(zhì)的折射率的相對(duì)大小決定的，而與密度的大小無(wú)關(guān)，光密介質(zhì)的折射率較大，但密度不一定較大．例如，酒精(n＝1.36)相對(duì)于水(n＝1.33)是光密介質(zhì)，但酒精的密度卻小于水的密度．3．列表比較.光的速度折射率光疏介質(zhì)大小光密介質(zhì)小大4.由折射定律可知，當(dāng)光由光疏介質(zhì)斜射入光密介質(zhì)(例如由空氣斜射入水)時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光由光密介質(zhì)斜射入光疏介質(zhì)(例如由水斜射入空氣)時(shí)，折射角大于入射角．【典例】對(duì)下列自然現(xiàn)象描述正確的是()A．在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中．同樣，在沙漠中也能觀察到同樣的現(xiàn)象B．在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物的倒影．同樣，在海面上也能觀察到同樣的現(xiàn)象C．在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中．在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物的倒影D．在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物的倒影．在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中【解析】夏天海面上的下層空氣溫度比上層低，密度比上層大，折射率也大，遠(yuǎn)處景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，由于不斷被折射，越來(lái)越偏離法線方向，進(jìn)入上層空氣的入射角不斷增大，以至于發(fā)生全反射，人們逆著光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處景物懸在空中．夏天沙漠里接近沙面的空氣溫度高，因而密度比上層的小，折射率也小，遠(yuǎn)處景物射向地面的光線進(jìn)入折射率小的下層熱空氣層時(shí)被折射，入射角不斷增大，也能發(fā)生全反射，人們逆著反射的光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處景物的倒影．故正確的答案為C.【答案】C光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，只要入射角大于或等于臨界角，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象．一般情況下，光由一種介質(zhì)到達(dá)另一種介質(zhì)時(shí)，光既有反射又有折射，即光的能量有一部分反射回原介質(zhì)中，而另一部分則進(jìn)入另一種介質(zhì)中，而發(fā)生全反射時(shí)，光的能量全部反射回原介質(zhì)中．3光的干涉一、光的雙縫干涉干涉是波特有的現(xiàn)象1.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：讓一束平行的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是相同的，兩波源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加，發(fā)生干涉現(xiàn)象．(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到明暗相間的條紋．(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明光是一種波．2．物理史實(shí)光的干涉實(shí)驗(yàn)最早是英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊在1801年成功完成的．它有力地證明了光是一種波．二、決定條紋間距的條件1．干涉條件：兩列光的頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定．2．相干光源：發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個(gè)光源．3．當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)(即恰好等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí))，兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互削弱，出現(xiàn)暗條紋．三、干涉條紋和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系波長(zhǎng)為λ的單色光照射到雙縫上．兩縫中心之間的距離為d，雙縫到屏的距離為l，則相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心距離為eq\f(l,d)λ.四、薄膜干涉豎直放置的肥皂薄膜受到重力作用，下面厚，上面薄，因此在膜上不同的位置，來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光的路程差不同，在某些位置，這兩列波疊加后相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，疊加后相互削弱，出現(xiàn)暗條紋．考點(diǎn)一光的雙縫干涉1．光的干涉：兩列光波在空間傳播時(shí)相遇，在相遇區(qū)域發(fā)生波的疊加，使某些區(qū)域的光被加強(qiáng)出現(xiàn)亮條紋，而在另一些區(qū)域的光被減弱出現(xiàn)暗條紋．且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域(亮紋和暗紋)是相互間隔的，這種現(xiàn)象稱為光的干涉現(xiàn)象．如圖所示．相干光源的獲得：點(diǎn)光源發(fā)出的一束光分成兩束，以保證它們有相同的頻率和恒定的相位差.2.發(fā)生干涉的條件產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩列光波必須具有相同的頻率、相同的振動(dòng)方向和恒定的相位差．發(fā)出這兩列光波的光源叫相干光源．eq\a\vs4\al(【拓展延伸】)為什么一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象？由于不同光源發(fā)出的光的頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相位差，故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象．3．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(1)雙縫干涉的示意圖如圖所示．(2)單縫屏的作用：獲得一個(gè)線光源，有唯一的頻率和振動(dòng)情況．(3)雙縫屏的作用：平行光照射到單縫S上后，又照到間距很小的雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同、振動(dòng)情況完全一致的相干光．即楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二”的方法獲得相干光源．【例1】?jī)蓚€(gè)普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，我們觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)?)A．兩個(gè)燈亮度不同B．燈光的波長(zhǎng)太短C．兩個(gè)燈光的振動(dòng)情況不同D．電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定【審題指導(dǎo)】從兩束光發(fā)生干涉的條件去分析．【解析】一般情況下，兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光振動(dòng)情況往往是不同的，由點(diǎn)光源發(fā)出的光或同一列光分出的兩列光其振動(dòng)情況是相同的．光的干涉必須具備的條件：頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定．【答案】C考點(diǎn)二屏上出現(xiàn)亮、暗條紋的條件頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致，即振動(dòng)方向總是相同；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反．1．出現(xiàn)亮條紋的條件屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)．k＝0時(shí)，PS1＝PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮紋.2．出現(xiàn)暗條紋的條件屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即|PS1－PS2|＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)．如果從能量的角度來(lái)看，到達(dá)亮紋處的光能量比較集中，而在暗紋處基本沒(méi)有光能量傳到該處．【例2】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δx1＝0.75μm，光屏上Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δx2＝1.5μm，如果用頻率為6.0×1014Hz的綠光照射雙縫，則()A．P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋B．Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋C．兩點(diǎn)均出現(xiàn)亮條紋D．兩點(diǎn)均出現(xiàn)暗條紋【審題指導(dǎo)】本題考查在雙縫干涉現(xiàn)象中出現(xiàn)亮、暗條紋的判斷條件，分清楚光的路程差與波長(zhǎng)如何決定出現(xiàn)亮、暗條紋的情況是解決該題的關(guān)鍵．【解析】由c＝λf知綠光的波長(zhǎng)為λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6×1014)m＝0.5μm.P點(diǎn)到雙縫S1、S2的光的路程差與綠光的半波長(zhǎng)相比為：eq\f(Δx1,\f(λ,2))＝eq\f(0.75,\f(0.5,2))＝3，即為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，所以P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋．Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的光的路程差與綠光的半波長(zhǎng)相比為：eq\f(Δx2,\f(λ,2))＝eq\f(1.5,\f(0.5,2))＝6，即為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，所以Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋．【答案】B考點(diǎn)三干涉條紋和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系相鄰亮條紋距離的表達(dá)式如圖所示，雙縫間距d，雙縫到屏的距離l，雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點(diǎn)為P0.對(duì)屏上與P0距離為x的一點(diǎn)P，兩縫與P的距離PS1＝r1，PS2＝r2.在線段PS2上作PM＝PS1，則S2M＝r2－r1，因d?l，三角形S2S1M可看作直角三角形．有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)①另：x≈ltanθ≈lsinθ②由①②得r2－r1＝deq\f(x,l)，若P處為亮紋，則deq\f(x,l)＝±kλ，(k＝0,1,2，…)，解得：x＝±keq\f(l,d)λ(k＝0,1,2，…)第n級(jí)亮條紋位置xn＝neq\f(l,d)λ，第(n＋1)級(jí)亮條紋位置xn＋1＝(n＋1)eq\f(l,d)λ，所以相鄰兩亮紋或暗紋的中心間距：Δx＝eq\f(l,d)λ.可知，條紋間的距離與光波的波長(zhǎng)成正比，不同顏色的光波長(zhǎng)不同．用黃光做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，條紋之間的距離比用紅光時(shí)小，用藍(lán)光時(shí)更?。纠?】(多選)用白光做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到彩色的干涉條紋，下列說(shuō)法正確的是()A．干涉圖樣的中央亮紋是白色的B．在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋C．在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋D．在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關(guān)【審題指導(dǎo)】1．用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，干涉條紋有什么特點(diǎn)？條紋間距與哪些因素有關(guān)？2．如果用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，干涉條紋有什么特點(diǎn)？中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是什么顏色條紋？【解析】白光是由各種不同色光組成的復(fù)色光，光屏中央到兩狹縫距離相等，各色光經(jīng)雙縫到達(dá)光屏中央的路程差為零，在光屏中央均出現(xiàn)亮紋，各色光復(fù)合成白光，所以中央亮紋為白色．由Δx＝eq\f(l,d)λ可知：不同色光的干涉條紋間距Δx隨波長(zhǎng)λ的增大而增大，紫光的波長(zhǎng)最短，所以靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋．故正確答案為A、C.【答案】AC分析雙縫干涉圖樣必須明確影響條紋間距的因素有哪些.根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ分析條紋間距的變化.考點(diǎn)四薄膜干涉1．薄膜干涉中相干光的獲得光照射到薄膜上，在薄膜的前后兩個(gè)面反射的光是由同一個(gè)實(shí)際的光源分解而成的，它們具有相同的頻率和振動(dòng)方向，恒定的相位差．2．豎直肥皂膜干涉條紋特點(diǎn)及成因(1)如圖所示，豎直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，從膜的前、后表面反射的兩列光波疊加，若兩列波疊加后互相加強(qiáng)，則出現(xiàn)亮紋；在另一些地方，疊加后互相減弱，則出現(xiàn)暗紋．單色光照射下，就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋．(2)白光干涉圖樣是彩色的：由于不同顏色的光的波長(zhǎng)不同，從前后兩個(gè)表面反射的光，在不同的位置被加強(qiáng)，換句話說(shuō)，不同顏色的光對(duì)應(yīng)亮條紋的位置不同，不能完全重合，因此看起來(lái)是彩色的．(3)條紋是水平方向的：因?yàn)樵谕凰礁叨忍帲∧さ暮穸认嗤?，從前后兩表面反射的光的路程差均相同，如果此時(shí)兩反射光互相加強(qiáng)，則此高度水平方向各處均加強(qiáng)，因此，明暗相間的干涉條紋應(yīng)為水平方向．3．薄膜干涉在技術(shù)上的應(yīng)用可以在光學(xué)元件的表面鍍一層特定厚度的薄膜，增加光的透射或者反射，還可以利用薄膜干涉的原理對(duì)鏡面或其他精密的光學(xué)平面的平滑度進(jìn)行檢測(cè)．【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示．將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜．當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示．干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定，現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋將如何變化？【審題指導(dǎo)】1．劈尖干涉條紋是哪兩個(gè)面的反射光產(chǎn)生的？2．干涉條紋的疏密與什么因素有關(guān)？【解析】光線在空氣膜的上下表面上反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋．設(shè)空氣膜頂角為θ，d1、d2處為兩相鄰明條紋，如圖所示，則兩處光的路程差分別為δ1＝2d1，δ2＝2d2，因?yàn)棣?－δ1＝λ，所以d2－d1＝eq\f(1,2)λ.設(shè)條紋間距為Δl，則由幾何關(guān)系得eq\f(d2－d1,Δl)＝tanθ，即Δl＝eq\f(λ,2tanθ).當(dāng)抽去一張紙片時(shí)θ減小，Δl增大，即條紋變疏．【答案】條紋變疏干涉現(xiàn)象中路程差為波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋，對(duì)于劈尖干涉兩玻璃間的空氣層很薄，出現(xiàn)亮條紋對(duì)應(yīng)的路程差應(yīng)為λ，暗條紋對(duì)應(yīng)的路程差應(yīng)為eq\f(λ,2).雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)1．單色光的干涉圖樣若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等．中央為亮條紋，兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大．2．白光的干涉圖樣若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的．這是因?yàn)?1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋．(2)兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋．【典例】白光是復(fù)色光，包含各種顏色的光，不同顏色的光，其頻率不同，因此在空氣中傳播時(shí)的波長(zhǎng)不同．用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上可看到干涉條紋，若某點(diǎn)O與兩狹縫的距離相等，則()A．干涉條紋是黑白的，O處是亮條紋B．干涉條紋是黑白的，O處是暗條紋C．干涉條紋是彩色的，O處是亮條紋D．干涉條紋是彩色的，O處是暗條紋【解析】由于不同色光波長(zhǎng)不同，對(duì)于屏上的某點(diǎn)，其路程差可能等于某種色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍，但不一定也正好等于其他色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍，則在該點(diǎn)這種色光為亮條紋，而其他色光不一定為亮條紋，因此，不同色光在不同位置得到加強(qiáng)，干涉條紋是彩色的．O點(diǎn)與兩狹縫的路程差為零，因此所有色光都加強(qiáng)，為亮條紋．故選項(xiàng)C正確．【答案】C分析雙縫干涉中明暗條紋問(wèn)題的技巧(1)一般解題步驟：①由題設(shè)情況依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空氣)中的波長(zhǎng)．②由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是明條紋還是暗條紋．③根據(jù)明條紋的判斷式Δr＝kλ(k＝0,1,2，…)或暗條紋的判斷式Δr＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2，…)，判斷出k的取值，從而判斷條紋數(shù)．(2)應(yīng)注意的問(wèn)題：①λ真＝nλ介可以根據(jù)c＝λ真f、v＝λ介f、n＝eq\f(c,v)三個(gè)式子推導(dǎo)得到．②兩列光發(fā)生干涉的條件是兩列光的頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定．③相干光的獲得方法．a(chǎn)．將一束光分成兩束而獲得，此法稱為分光法．b．利用激光．4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一、觀察雙縫干涉圖樣1．將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．如圖所示．2．接好光源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，使燈絲正常發(fā)光．3．調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線射到光屏上．4．安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的中心軸線上，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約5～10cm，這時(shí)，可觀察白光的干涉條紋．5．在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋．二、測(cè)定單色光的波長(zhǎng)1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．(2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某亮條紋中心時(shí)，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中心時(shí)，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測(cè)量時(shí)移過(guò)的條紋數(shù)n，則相鄰兩亮條紋間距Δx＝|eq\f(a2－a1,n)|.(3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏間的距離l(d是已知的)．(4)重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)的平均值．(5)換用不同濾光片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．2．?dāng)?shù)據(jù)處理：由Δx＝eq\f(l,d)·λ知λ＝eq\f(Δx·d,l).考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)思路1．波長(zhǎng)的測(cè)量原理相鄰兩亮紋或暗紋的中心間距：Δx＝eq\f(l,d)λ.2．干涉圖樣的獲得光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過(guò)單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫后產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過(guò)屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋，如果用白光通過(guò)雙縫可以觀察到彩色條紋．3．光的波長(zhǎng)的測(cè)定若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩條亮紋間的距離用Δx表示，則入射光的波長(zhǎng)為λ＝eq\f(dΔx,l).d是已知的，測(cè)出l、Δx即可測(cè)出光的波長(zhǎng)λ.【例1】某同學(xué)用綠色激光光源做光的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整，光屏上p點(diǎn)出現(xiàn)了清晰的第三級(jí)亮條紋，此時(shí)綠色激光光源壞了，備用器材有：紅色激光光源、紫色激光光源和間距不等的雙縫光柵，為使p點(diǎn)再次出現(xiàn)第三級(jí)亮紋，可行的操作為()A．換用紅色激光光源，同時(shí)換用間距小的雙縫光柵B．換用紫色激光光源，同時(shí)換用間距小的雙縫光柵C．換用紫色激光光源，同時(shí)減小雙縫到光屏的距離D．換用紅色激光光源，同時(shí)增大雙縫到光屏的距離【審題指導(dǎo)】用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，條紋的間距與哪些因素有關(guān)．【解析】根據(jù)公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，由于紅光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng)，所以若換用紅色激光光源，需同時(shí)換用間距大的雙縫光柵，或同時(shí)減小雙縫到屏的距離，故A、D錯(cuò)誤；同理，由于紫光的波長(zhǎng)小于綠光的波長(zhǎng)，所以若換用紫色激光光源，應(yīng)同時(shí)換用間距小的雙縫光柵，或同時(shí)增大雙縫到光屏的距離，故B正確，C錯(cuò)誤．故選B.【答案】B考點(diǎn)二用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；(3)測(cè)單色光的波長(zhǎng)．2．實(shí)驗(yàn)器材光具座、單縫片、雙縫片、濾光片(紅、綠色濾光片各一片)、遮光筒、光源、測(cè)量頭(目鏡、游標(biāo)尺、分劃板、滑塊、手輪)、米尺．3．實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：注意器材擺放順序．4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照上圖所示的裝置安裝好儀器，調(diào)整光源的位置，使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏．(2)放置單縫和雙縫，使縫相互平行，調(diào)整各部件的間距，觀察白光的雙縫干涉圖樣．(3)在光源和單縫間放置濾光片，使單一顏色的光通過(guò)后觀察單色光的雙縫干涉圖樣．(4)用米尺測(cè)出雙縫到屏的距離l，用測(cè)量頭測(cè)出相鄰的n條亮(暗)紋間的距離a；并利用公式Δx＝eq\f(a,n－1)計(jì)算出Δx.(5)利用表達(dá)式λ＝eq\f(dΔx,l)，求單色光的波長(zhǎng)．(6)換用不同顏色的濾光片重復(fù)(3)(4)(5)步驟，觀察干涉圖樣的異同，并求出相應(yīng)的波長(zhǎng)．5．物理量的測(cè)量及注意事項(xiàng)測(cè)量頭讀數(shù)實(shí)質(zhì)為游標(biāo)卡尺讀數(shù)(或螺旋測(cè)微器讀數(shù)).(1)單縫、雙縫應(yīng)相互平行，其中心大致位于遮光筒的軸線上，雙縫到單縫的距離應(yīng)相等；(2)測(cè)雙縫到屏的距離l可以用米尺多次測(cè)量取平均值；(3)測(cè)條紋間距Δx時(shí)，用測(cè)量頭測(cè)出相鄰n條亮(暗)紋之間的距離a，再求出相鄰的兩條亮(暗)紋之間的距離Δx＝eq\f(a,n－1).6．誤差分析(1)誤差來(lái)源本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源：①米尺和測(cè)量頭出現(xiàn)的讀數(shù)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很大；②單縫、雙縫沒(méi)有嚴(yán)格相互平行，其中心沒(méi)有位于遮光筒的軸線上；③單縫到雙縫的距離沒(méi)有嚴(yán)格相等．(2)減小誤差的方法①米尺測(cè)量屏到雙縫的距離時(shí)多次測(cè)量取平均值，測(cè)量n條亮紋間距時(shí)多測(cè)幾條亮紋之間的間距和，多次測(cè)量取平均值；②盡量把單縫、雙縫調(diào)平行，調(diào)節(jié)單縫到雙縫的距離相等，其中心大致位于遮光筒的中心．【例2】現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在下圖所示光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)．(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為：__________.(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離．在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意___________和___________．(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對(duì)齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)乙中手輪上的示數(shù)為_(kāi)_______mm.求得相鄰亮條紋的間距Δx為_(kāi)_______mm.(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算式λ＝____________求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)_______nm.【審題指導(dǎo)】1．實(shí)驗(yàn)時(shí)光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、屏在光具座上的放置順序怎樣？2．實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)單縫、雙縫放置有什么要求？3．實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要保證光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、屏中心大致在一條直線上？4．測(cè)量條紋間距時(shí)，為什么不是直接測(cè)量相鄰兩亮(暗)條紋之間的距離，而是通過(guò)測(cè)量多條亮(暗)條紋間的距離求條紋間距？【解析】(1)濾光片是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上．所以順序?yàn)椋篊、E、D、B、A.(2)放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為5～10cm.(3)測(cè)量頭的讀數(shù)：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動(dòng)刻度．題圖甲讀數(shù)為2.320mm，題圖乙讀數(shù)為13.870mm，所以相鄰條紋間距：Δx＝eq\f(13.870－2.320,5)mm＝2.310mm.(4)由條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ得，λ＝eq\f(dΔx,l)，代入數(shù)據(jù)得：λ＝6.6×10－7m＝660nm.【答案】(1)C、E、D、B、A(2)放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行單縫、雙縫間距離大約為5～10cm(3)13.8702.310(4)eq\f(dΔx,l)660用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)，光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、屏順序不能放錯(cuò).為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，測(cè)條紋間距Δx時(shí)，需測(cè)n條亮暗條紋間的距離a，再推算得出相鄰亮暗條紋間的距離，然后利用公式可得光的波長(zhǎng)λ.測(cè)量條紋中心間距的方法兩條相鄰明(暗)條紋間的距離Δx用測(cè)量頭測(cè)出．測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖所示．轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左、右移動(dòng)．測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心(如圖所示)，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻線對(duì)齊另一條相鄰的明條紋中心時(shí)，記下手輪上的讀數(shù)a2，兩次讀數(shù)之差就是相鄰兩條明條紋間的距離．即Δx＝|a1－a2|.【典例】某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得雙縫間距d＝3.0×10－3m，雙縫到光屏間的距離為1m，兩次測(cè)量頭手輪上的示數(shù)分別為0.6×10－3m和6.6×10－3m，兩次分劃板中心刻線間有5條亮條紋，求該單色光的波長(zhǎng)．【解析】依題意可知Δx＝eq\f(a,n－1)＝eq\f(6.6×10－3－0.6×10－3,5－1)m＝1.5×10－3m，λ＝eq\f(d·Δx,l)＝eq\f(3.0×10－3×1.5×10－3,1)m＝4.5×10－6m.【答案】4.5×10－6mΔx應(yīng)等于eq\f(a,n－1)而不是eq\f(a,n)，因?yàn)榉謩澃逯行目叹€位于亮紋中心，兩次分劃板中心刻線間有n－1個(gè)寬度的亮條紋，所以Δx＝eq\f(a,n－1).5光的衍射6光的偏振激光一、光的衍射1．衍射現(xiàn)象和衍射條紋(1)衍射現(xiàn)象：光通過(guò)很窄的縫或很小的孔時(shí)，光沒(méi)有沿直線傳播，而是繞過(guò)縫或孔的邊緣傳播到相當(dāng)寬的地方的現(xiàn)象．(2)衍射條紋特點(diǎn)：衍射條紋是一些明暗相間的條紋，中央條紋最寬、最亮，離中央條紋越遠(yuǎn)，亮條紋的寬度越窄，亮度越低．2．光產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多．二、衍射光柵1．衍射光柵的結(jié)構(gòu)：由許多等寬的狹縫等距離地排列起來(lái)形成的光學(xué)儀器．2．衍射圖樣的特點(diǎn)：與單縫衍射相比，衍射條紋的寬度變窄，亮度增加．3．衍射光柵的種類(lèi)：反射光柵、透射光柵．三、光的偏振1．自然光和偏振光(1)自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同．(2)偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光．(3)光的偏振現(xiàn)象，表明光是一種橫波．2．光的偏振偏振現(xiàn)象只有沿偏振片的“透振方向”振動(dòng)的光波才能通過(guò)偏振片結(jié)論偏振現(xiàn)象表明，光是一種橫波偏振光的形成(1)自然光通過(guò)偏振片后，得到偏振光(2)自然光在介質(zhì)表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光偏振現(xiàn)象的應(yīng)用(1)照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片(2)電子表的液晶顯示四、激光激光的特點(diǎn)和應(yīng)用(1)純凈的特性與應(yīng)用①純凈的特性：1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼率先在實(shí)驗(yàn)室制造出了傳播方向、偏振、相位等性質(zhì)完全相同的光波，這就是激光．激光的誕生使人類(lèi)獲得了極其理想的、自然界中不存在的光源．②應(yīng)用：用來(lái)傳遞信息．光纖通信就是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物．每時(shí)每刻都有無(wú)數(shù)激光信號(hào)承載著無(wú)數(shù)信息在海底光纜中傳輸．(2)平行度及應(yīng)用①平行度：激光的平行度非常好，所以它在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度．②應(yīng)用：進(jìn)行精確的測(cè)距．對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)出一個(gè)極短的激光脈沖，測(cè)量發(fā)射脈沖與收到反射回波的時(shí)間間隔，就可以求出目標(biāo)的距離．(3)亮度及應(yīng)用①亮度高，它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量．②可用激光束來(lái)切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，醫(yī)學(xué)上可以用激光做“光刀”來(lái)切開(kāi)皮膚、切除腫瘤．考點(diǎn)一光的衍射現(xiàn)象泰山佛光是一種光的衍射現(xiàn)象.1.定義：光照到小孔或障礙物上之后，離開(kāi)直線傳播的路徑，在背后的陰影區(qū)形成明暗相間的條紋的現(xiàn)象．2．產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸跟光波波長(zhǎng)相差不大或比光波波長(zhǎng)還要小，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．衍射條紋的特點(diǎn)：①單色光通過(guò)單縫衍射時(shí)，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，且中間亮條紋又寬又亮，兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)的亮條紋寬度窄且亮度隨距中間亮條紋的距離的增加而迅速降低，而暗條紋的寬度明顯小于亮條紋．②光屏上相鄰兩條亮(或暗)條紋的距離不等．③白光通過(guò)單縫衍射時(shí)，光屏上出現(xiàn)的是中間較寬的白色條紋，白色條紋的兩側(cè)對(duì)稱分布著彩色條紋．4．衍射條紋產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)：衍射條紋的產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上是光波發(fā)生干涉的結(jié)果，即相干波疊加的結(jié)果．當(dāng)光源發(fā)出的光照射到小孔或障礙物時(shí)，小孔處或障礙物的邊緣可看成許多點(diǎn)光源，這些點(diǎn)光源是相干光源，發(fā)出的光相互干涉，形成明暗相間的條紋．5．光的衍射和機(jī)械波的衍射相同，都不需要條件，但發(fā)生明顯的衍射是需要條件的，都是障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)相差不大，或小于波長(zhǎng)，由于光波的波長(zhǎng)很小，不易滿足衍射條件．【例1】關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說(shuō)法正確的是()A．只有當(dāng)光的波長(zhǎng)等于障礙物或小孔的尺寸時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．當(dāng)光的波長(zhǎng)大于障礙物的尺寸時(shí)，完全不發(fā)生光的衍射現(xiàn)象C．發(fā)生單縫衍射時(shí)，若減小單縫寬度，條紋變亮D．發(fā)生單縫衍射時(shí)，若略微增大單縫寬度，條紋變亮【審題指導(dǎo)】1．光發(fā)生衍射必須有條件嗎？2．衍射現(xiàn)象越明顯是不是條紋越亮呢？【解析】本題易錯(cuò)選A、B，是因?yàn)闆](méi)有很好地理解衍射的條件．光離開(kāi)直線傳播的路徑進(jìn)入障礙物的陰影里去的現(xiàn)象叫作光的衍射．任何障礙物都可以使光發(fā)生衍射，但當(dāng)障礙物或孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多或小于光的波長(zhǎng)時(shí)，將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象．現(xiàn)象“明顯”了，才容易被觀察到．當(dāng)發(fā)生單縫衍射時(shí)，縫寬越小，衍射越明顯．但由于單縫窄通過(guò)單縫的光的能量少，故而圖樣將變暗．選C是誤認(rèn)為衍射越明顯就是衍射條紋越亮．【答案】D1衍射是光所具有的特點(diǎn)，使光發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象則需要滿足一定的條件.2衍射條紋的亮度是由光照射的能量決定的，并不是衍射現(xiàn)象越明顯條紋越亮.考點(diǎn)二衍射與干涉的區(qū)別1．幾種衍射現(xiàn)象(1)單縫衍射圖樣①縫變窄，通過(guò)的光變少，而光分布的范圍更寬，所以亮紋的亮度降低．②中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長(zhǎng)及單縫寬度有關(guān)，入射光波長(zhǎng)越大，單縫越窄，中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大．③用白光做單縫衍射時(shí)，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中央亮條紋仍然最寬最亮．(2)圓孔衍射圖樣①中央是大且亮的圓形亮斑，周?chē)植贾靼迪嚅g的同心圓環(huán)，當(dāng)圓孔的直徑取某些特定值時(shí)，圓形亮斑的中心還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黑斑，且越靠外，環(huán)形亮條紋的亮度越弱，寬度越?。鐖D所示．②只有圓孔足夠小時(shí)，才能得到明顯的衍射圖樣．在圓孔由較大直徑逐漸減小的過(guò)程中，光屏依次得到幾種不同現(xiàn)象——圓形亮斑(光的直線傳播)、光源的像(小孔成像)、明暗相間的圓環(huán)(衍射圖樣)、完全黑暗．③用不同色光照射圓孔時(shí)，得到的衍射圖樣的大小和位置不同，波長(zhǎng)越大，中央圓形亮斑的直徑越大．④白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且亮的白色光斑，周?chē)遣噬膱A環(huán)．⑤圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時(shí)亮度越弱．(3)不透明的小圓板衍射圖樣①泊松亮斑圖樣中的亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而減?。谂c圓孔衍射圖樣比較a．均是明暗相間的環(huán)形條紋，中心均有亮斑．b．圓孔衍射圖樣中心亮斑較大，而泊松亮斑較小．c．圓孔衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)間距隨半徑增大而增大，圓板衍射圖樣中亮環(huán)或暗環(huán)