专题109光的干涉衍射偏振(解析版)-2013高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十八章 光学
专题 109 光的干涉、衍射和偏振
第一部分 知识点精讲
一、光的干涉、衍射和偏振
1.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,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。
(2)条件:两束光的频率相同、相位差恒定。
(3)双缝干涉图样特点:单色光照射时,形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照射
时,中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹。
(4)条纹间距:Δx=λ,其中 l是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离,λ是入射光波
的波长。
【特别提醒】亮、暗条纹的判断方法
(1)对于两个振动步调一致的光源,如图所示,光源 S1、S2发
出的光到屏上某点的路程差:
①r2-r1=kλ(k=0,1,2…)时,光屏上出现亮条纹。
②r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2…)时,光屏上出现暗条纹。
(2)对于两个振动步调反相的光源,产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。
2.光的衍射
(1)发生明显衍射的条件: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。
(2)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射 圆孔衍射
单
色
光
中央为亮且宽的条纹,两侧为明暗相
间的条纹,且越靠近两侧,亮条纹的
亮度减弱,宽度越小 (如图甲所示)
① 中央是大且亮的圆形亮斑,周围
分布着明暗相间的同心圆环,且越靠
外,圆形亮条纹的亮度越弱,宽度减
小 (如图乙所示)
② 亮环或暗环间的距离随圆孔半径
的增加而减小
白
光
中央为亮且宽的白色条纹,两侧为亮
度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条
中央是大且亮的白色亮斑,周围是不
等间距的彩色的同心圆环
纹,其中最靠近中央的色光是紫光、
离中央最远的是红光
(3)泊松亮斑(圆盘衍射)
当光照射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。(如图丙所示)
3.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。
(3)偏振光的两种形成方式
① 让自然光通过偏振片形成偏振光。
② 让自然光在两种介质的界面发生反射和折射,反射光和折射光可以成为部分偏振光
或完全偏振光。
(4)光的偏振现象说明光是一种横波。
二.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点
平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球)
结构 玻璃砖上下表面是平
行的
横截面为三角形的三
棱镜 横截面是圆
对光线
的作用 通过平行玻璃砖的光
线不改变传播方向,
但要发生侧移
通过三棱镜的光线经
两次折射后,出射光
线向棱镜底面偏折
圆界面的法线是过圆
心的直线,光线经过
两次折射后向圆心偏
折
应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜,改变光
的传播方向
改变光的传播方向
三.各种色光的比较分析
颜色 红橙黄绿青蓝紫
频率 ν低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的速度 大→小
同一介质中的波长 大→小
通过同一棱镜的偏折角 小→大
同一介质中的临界角 大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小
亮、暗条纹的判断方法
(1)对于两个振动步调一致的光源,如图所示,光源 S1、S2发
出的光到屏上某点的路程差:
①r2-r1=kλ(k=0,1,2…)时,光屏上出现亮条纹。
②r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2…)时,光屏上出现暗条纹。
(2)对于两个振动步调反相的光源,产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。
薄膜干涉的理解和应用
(1)形成: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。
(2)亮、暗条纹的判断
①在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差 Δr等于波长的整数倍,即 Δr
=nλ(n=1,2,3…),薄膜上出现亮条纹。
②在Q处,两列反射回来的光波的路程差 Δr等于半波长的奇数倍,即 Δr=(2n+1)(n
=0,1,2,3…),薄膜上出现暗条纹。
(3)应用:干涉法检查平面,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。
四.
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