一. 教學(xué)內(nèi)容：光的波動性
二. 要點掃描：
（一）光的干涉
1. 產(chǎn)生相干光源的（必須保證r相同）。
⑴利用激光；⑵將一束光分為兩束。
2. 雙縫干涉的定量分析
如圖所示，縫屏間距L遠大于雙縫間距d，O點與雙縫S1和S2等間距，則當(dāng)雙縫中發(fā)出光同時射到O點附近的P點時，兩束光波的路程差為δ＝r2－r1。
條紋間距 △x＝ λ。
上述條紋間距表達式提供了一種測量光波長的方法。
結(jié)論：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)兩狹縫后形成兩列光波疊加產(chǎn)生。當(dāng)這兩列光波到達某點的路程差為波長的整數(shù)倍時，即kδ＝ ∝d。由于膜上各處厚度不同，故各處兩列反射波的路程差不等。若：
ΔT＝2d＝nλ（n＝1，2，…） 則出現(xiàn)明紋。
ΔT＝2d＝（2n－1）λ/2 （n＝1，2，…） 則出現(xiàn)暗紋。
應(yīng)注意：干涉條紋出現(xiàn)在被照射面。
薄膜干涉應(yīng)用（1）透鏡增透膜：透鏡增透膜的厚度應(yīng)是透射光在薄膜中波長的1／4倍。使薄膜前后兩面的反射光的光程差為波長的一半，（ΔT＝2d＝ λ，得d＝ λ），故反射光疊加后減弱，從能量的角度分析E入＝E反＋E透＋E吸。在介質(zhì)膜吸收能量不變的前提下，若E反＝0，則E透最大。增強透射光的強度。
（2）“用干涉法檢查平面”：如圖所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果某處凸起來，則對應(yīng)明紋（或暗紋）提前出現(xiàn)，如圖甲所示；如果某處凹下，則對應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示。（注：“提前”與“延后”不是指在時間上，而是指由左向右的順序位置上。）
4. 光的波長、波速和頻率的關(guān)系V＝λf。光在不同介質(zhì)中傳播時，其頻率f不變，其波長λ與光在介質(zhì)中的波速V成正比。色光的顏色由頻率決定，頻率不變則色光的顏色也不變。
（二）光的衍射。
1. 光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象。
2. 泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑。當(dāng)形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。
3. 各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。
4. 產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比或比光的波長小。
小結(jié)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，但存在明顯的區(qū)別：
單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側(cè)條紋逐漸變窄變暗，干涉條紋則是等間距，明暗亮度相同。白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。
（三）光的偏振
（1）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的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫自然光。
E的方向、磁場
電磁波種類無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線γ射線頻率（Hz）104~3×10121012~3.9×10143.9×1014~7.5×10147.5×1014~5×10163×1016~3×10203×1019以上真空中波長（m）3×1014~10?D43×104~7.7×10?D77.7×10?D7~4×10?D74×10?D7~6×10?D910?D8~10?D1210?D11以下觀察方法無線電技術(shù)利用熱效應(yīng) 激發(fā)熒光利用貫穿本領(lǐng)照相底片感光（效應(yīng)）核技術(shù)產(chǎn)生方式LC電路中自由電子的振蕩原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)用途通訊，廣播，導(dǎo)航加熱烘干、遙測遙感，醫(yī)療，導(dǎo)向等照明，照相，加熱日光燈，黑光燈手術(shù)室殺菌消毒，治療皮膚病等檢查探測，透視，治療等探測，治療等4. 紅外線、紫外線、X射線的性質(zhì)及應(yīng)用。
種類
產(chǎn)生
主要性質(zhì)
應(yīng)用舉例
紅外線
一切物體都能發(fā)出
熱效應(yīng)
遙感、遙控、加熱
紫外線
一切高溫物體能發(fā)出
化學(xué)效應(yīng)
熒光、殺菌、合成VD2
X射線
陰極射線射到固體表面
穿透強
人體透視、金屬探傷
物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長T之間滿足關(guān)系：λmb（常數(shù)）。
（五）光譜和光譜分析（可用光譜管和分光鏡觀察）
由色散形成的，按頻率的順序排列而成的彩色光帶叫做光譜
1. 發(fā)射光譜
（1）連續(xù)光譜：包含一切波長的光，由熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生；
（2）明線光譜：又叫原子光譜，只含原子的特征譜線. 由稀薄氣體或金屬蒸氣發(fā)光產(chǎn)生。
2. 吸收光譜
連續(xù)光通過某一物質(zhì)被吸收一部分光后形成的光譜，能反映出原子的特征譜線。
3. 每種元素都有自己的特征譜線，根據(jù)不同的特征譜線可確定物質(zhì)的化學(xué)組成，光譜分析既可用明線光譜，也可用吸收光譜。
（六）激光的主要特點及應(yīng)用
（1）激光是人工產(chǎn)生的相干光，可應(yīng)用于光纖通信。
（2）平行度非常好。應(yīng)用于激光測距雷達，可精確測距（s＝c?t/2）、測速等。
（3）亮度高、能量大，應(yīng)用于切割各種物質(zhì)、打孔和焊接金屬。醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來做外科手術(shù)。
（七）注意問題
1. 知道反映光具有波動性的實驗及有關(guān)理論.
2. 光的干涉只要求定性掌握，要能區(qū)分光的干涉和衍射現(xiàn)象：凡是光通單孔、單縫或多孔、多縫所產(chǎn)生的現(xiàn)象都屬于衍射現(xiàn)象，只有通過雙孔、雙縫、雙面所產(chǎn)生的現(xiàn)象才屬于干涉現(xiàn)象；干涉條紋和衍射條紋雖然都是根據(jù)波的疊加原理產(chǎn)生的，但兩種條紋有如下區(qū)別（以明暗相同的條紋為例）：干涉紋間距相等，亮條紋亮度相同。衍射條紋，中央具有寬而明亮的亮條紋，兩側(cè)對稱地排列著一系列強度較弱、較窄的亮條紋。
【典型例題
例1. 在雙縫干涉實驗中以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時（ ）
A. 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B. 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C. 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮
D. 屏上無任何光亮
解析：由于雙縫前各有一塊濾光片，分別都透過紅光和綠光，這兩種色光不能發(fā)生干涉，故在屏上無雙縫干涉條紋，但是這兩種色光通過每個單縫時發(fā)生單縫衍射，故屏上仍有光亮. 所以C選項正確，
例2. 用綠光做雙縫干涉實驗，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為ΔΔΔΔΔ 中d表示雙縫之間的距離。因此Δ例3. 如圖所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說法中正確的是（ ）
A. 人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋.
B. 人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋
C. 彩色條紋平行排列
D. 彩色條紋豎直排列
解析：白光從左側(cè)照射到薄膜上。經(jīng)兩個表面反射回來的光相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這樣人從左側(cè)向右看可以看到彩色條紋。故選B棄A。由于薄膜從上到下逐漸變厚，且同一水平線上厚度相同，兩列反射光疊加時振幅相同，故彩色條紋是水平的，選C棄D。
答案：BC
例4. 市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館，商店等處，這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為：
A. λ/8 B. λ/4 C. λ/2 D. λ
例5. 如圖所示，讓太陽光或白熾燈光通過偏振片P和Q，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片P和Q，可以看到透射光的強度會發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個實驗表明：
A. 光是電磁波 B. 光是一種橫波
C. 光是一種縱波 D. 光是概率波
分析：太陽光或白熾燈發(fā)出的光是自然光，它包含有垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，且沿著各個振動方向的光強相同。當(dāng)這種光經(jīng)過偏振片后，就變成了偏振光，即只有振動方向與偏振片透振方向平行的光通過了偏振片P，形成偏振光，這種偏振光傳到偏振片Q時，當(dāng)偏振片P和Q透振方向平行時，會完全穿過，垂直時不會穿過，透射程度與二偏振片的透振方向間的夾角有關(guān)，因此才出現(xiàn)題中所述的現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明：光是一種橫波。
答案：B
例6. 關(guān)于電磁波，下列說法中哪些是正確的（ ）
A. 電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波
B. 紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的
C. γ射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的
D. 紅外線的波長比紅光波長長，它的顯著作用是熱作用
解析：電磁波服從共同的規(guī)律，波長較大的無線電波是電磁波中最容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象的，電磁波之間的差異來源于它們產(chǎn)生的機理的不同，紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的，倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的，γ射線則是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的。
答案：ABD
例7. 圖為X射線的結(jié)構(gòu)示意圖，E為燈絲電源。要使射線管發(fā)出X射線，須在 K、A兩電極間加上幾萬伏的直流高壓，且（ ）
A. 高壓電源正極應(yīng)接在Q點，X射線從A極發(fā)出
B. 高壓電源正極應(yīng)接在Q點，X射線從K極發(fā)出
C. 高壓電源正極應(yīng)接在P點，X射線從 A極發(fā)出
D. 高壓電源正極應(yīng)接在P點，X射線從K極發(fā)出
解析：X射線管發(fā)出X射線要有兩個條件：第一，燈絲K要發(fā)射電子，所以燈絲K的兩端要接低壓電源，使燈絲能發(fā)射電子；第二，燈絲K發(fā)射的電子在K、A之間要加速獲得很大的動能打在A上，從A發(fā)射出X射線，故K、A之間要加直流高壓. 基于以上兩點，可知A選項正確。
例8. 關(guān)于光譜和光譜分析，下列說法中正確的是 （ ）
A. 太陽光譜和白熾燈光譜都是明線光譜
B. 霓虹燈和煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜都是明線光譜
C. 進行光譜分析時. 可以利用明線光譜，不能用連續(xù)光譜
D. 我們觀察月亮射來的光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成
解析：這類問題首先需要弄清連續(xù)光譜，明線光譜和吸收光譜的產(chǎn)生機理。太陽光譜是我們從地球上觀察的，所以是吸收光譜。月亮反射到地面的光譜是太陽光譜，煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣，屬稀薄氣體發(fā)光，產(chǎn)生明線光譜。答案：B
【模擬
1、某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點，你認為正確的是
A. 若狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行
B. 若狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與狹縫垂直
C. 衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)
D. 衍射條紋的間距與光的波長有關(guān)
2、平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說法中正確的有
A. 在衍射圖樣的中心都是亮斑
B. 泊松亮斑中心亮點周圍的暗環(huán)較寬
C. 小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑
D. 小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的
3、劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖（1）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劈形空氣薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到干涉條紋如圖（2）所示.干涉條紋有如下特點：（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應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)若在圖（1）裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下看到的干涉條紋
A. 變疏 B. 變密 C. 不變 D. 消失
4、有關(guān)偏振和偏振光的下列說法中正確的有
A. 只有電磁波才能發(fā)生偏振，機械波不能發(fā)生偏振
B. 只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振
C. 自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠窆?/p>
D. 除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通常看到的絕大部分光都是偏振光
5、登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為λ＝ν＝3.7×10－7m，在膜中的波長是λ/n＝2 高中英語.47×10－7m，因此膜的厚度至少是1.2×10－7m。
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