高二物理光的本性北师大版知识精讲

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1、高二物理光的本性北师大版【本讲教育信息】一.教学内容：光的本性二.教学过程：1.光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹；某些区域相互减弱，出现暗纹，且有加强区域和减弱区域相间的现象。光的干涉形成条件：两列光频率相同，相差恒定。2.托马斯·杨氏双缝干涉：（1）双缝（孔）干涉实验装置使太阳光或某种单色光，通过一具有单一小孔和单一狭缝的挡板，而成为一“点光源”，如下图所示。再让这一束光射到另一挡板上，此板相隔很近的两个小孔（或狭缝），而且每一个孔（或狭缝）与单孔（或单缝）距离相等。通过双孔（或双缝）的两束光就成为相干光，即频率相同的两束光，当它们再次在屏幕

2、上相遇互相叠加，就形成了稳定的明暗相同的（或者是彩色）条纹。（2）双缝干涉实验规律P点将出现亮条纹P点将出现暗条纹（中央条纹）；若用白光实验，该点是白色的亮条纹。若用单色光实验，在屏上得到明暗相间的条纹；若用白光实验，中央条纹是白条纹，两侧是彩色条纹。③屏上明条纹暗条纹之间的距离总是相等的，其距离大小△x与双缝之间距离d，双在L和d不变的情况下，△x和波长λ成正比，应用上式可测光波的波长λ。3.薄膜干涉：光照在薄膜上，从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇而产生的干涉现象。（1）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，在膜的前表面和后表面

3、分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。①若单色光照在上述薄膜上，形成明暗相间的条纹。②若白光照在上述薄膜上，将形成彩色条纹。（2）在水面上的油膜、肥皂泡等在白光的照射下，出现灿烂的彩色，都是薄膜干涉现象。（3）薄膜干涉的应用①检查精密零件的表面质量将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射出两列光波叠加情况，从反射光中看到干涉条纹，根据干涉条纹的形状，来确定工作表面情况。②增透膜在光学元件（透镜、棱镜）的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长

4、的1/4时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光，增大透射光强度的作用。4.光的衍射现象：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物阴影里去的现象。（1）明显衍射条件：障碍物或小孔的尺寸只有跟光的波长相差不多或者比光的波长还要小的时候，才会发生明显的衍射。（2）常见的光的衍射现象：①单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，且中央为亮条纹，中央条纹较宽，其余亮纹逐渐变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，但中央为白条纹。②光通过小孔时，在屏上会出现明暗相间的圆环，中间很亮。③光照在不透明的小圆板上

5、，在屏上圆板的阴影中心，出现亮斑——泊松亮斑。5.光的频率由光源决定，与介质无关，同一种光的光速由介质决定，波长λ＝v/f。6.光是一种电磁波，其依据是：（1）光波和电磁波一样具有反射、折射、干涉、衍射等现象；（2）光波和电磁波都能在真空中传播，且传播速度v＝c＝3.0×108m/s；（3）光的电磁说由麦克斯韦提出，1888年赫兹用实验证明了电磁说的正确性。7.电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线按波长由长到短形成电磁波谱，它们的本质相同，都是电磁波，但它们产生的机理不同，另外，波长越长的电磁波越容易产生干涉、衍射现象。8.偏振现象横波只沿着一个

6、特定的方向振动，这种现象称为波的偏振。（1）纵波没有偏振现象，只有横波才有偏振现象。根据波是否有偏振现象可以判断该波是横波或者是纵波。实验表明，光波有偏振现象，说明光是一种横波。（2）自然光与偏振光太阳、电灯等普通光源发出的光，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，这种光叫做自然光。自然光通过偏振片时，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过；也就是说，通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，这种光叫做偏振光。9.激光的主要特点及应用（1）主要特点：方向性好（光子的发射方向相同）、单色性

7、好（光子的频率）相同，相干性好，亮度高。（2）应用：①由于其方向性好（即平行度高），可以用它来精确测距（如激光雷达），还可以用激光读VCD机、CD唱机或计算机的光盘上的信息，经过处理后还原成声音和图像。②由于频率相同，激光是一种人工相干光，所以它能像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。③由于其亮度高，可以切割物质，医学上作“光刀”来切开皮脸、切除肿瘤等；还可以利用激光引起核聚变。【典型例题】例1.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1×1