2020年高考物理一轮复习 第15章 第67讲 光的波动性 电磁波 相对论学案（含解析）（选修3-4）

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1、第67讲　光的波动性　电磁波　相对论考点一　光的干涉、衍射和偏振一、光的干涉1．产生条件(必要)两列光的频率相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。2．杨氏双缝干涉(1)原理图：如图所示。(2)产生明、暗条纹的条件①当光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)，光屏上出现亮条纹。②当光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1，2，…)，光屏上出现暗条纹。(3)相邻两亮条纹或暗条纹间距公式：Δx＝λ。(4)干涉图样①单色光：中央为亮条纹，两边为明暗相间的等距条纹。②白光：光屏

2、上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色，这是干涉导致的色散。3．薄膜干涉(1)薄膜干涉原理如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波相互叠加而发生干涉。(2)产生明、暗条纹的条件在两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。①在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2，…)，薄膜上出现明条纹；②在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，薄膜上出现暗条纹。(3)图样特点：单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形

3、成彩色条纹，即发生色散。同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等。(4)薄膜干涉的应用①增透膜：照相机、望远镜的镜头表面经常镀了一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，使反射光减弱，增加透光度。由于只有一定波长(频率)的光干涉时才会相消，所以镀膜镜头看起来是有颜色的。②干涉法检查平整度：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。二、光的衍射1．产生明显衍射的条件只有当障

4、碍物的尺寸与光的波长差不多，甚至比光的波长还小时，衍射现象才会明显。2．衍射图样特点(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且亮的条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度渐窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹，这是衍射中的色散。(2)除了单缝衍射，典型的还有圆孔衍射和圆盘衍射，图样为明暗相间的圆环，越往外圆环间距越小，其中圆盘衍射影的中心可能出现泊松亮斑。3．光的干涉和衍射的比较三、光的偏振1．偏振：光波只沿某个特定的方向振动。2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在

5、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。3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振现象说明光是一种横波。4．偏振光的形成(1)自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。(2)自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光就是部分偏振光或完全偏振光。5．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波，光的偏振现象说明了光波是横波。(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车

6、灯眩光等。1．(2018·衡水模拟)如图所示，市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为(　　)A.λB.λC.λD．λ答案　B解析　红外线最显著的特点之一就是热效应，当光照射物体时，一般都伴随着大量的红外线。在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一

7、层薄膜(相当于增透膜)，当增透膜最小厚度等于红外线在其中传播的波长的时，灯泡发出的红外线射到增透膜后，从增透膜的前后表面反射回来的两束红外线发生干涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果。故B正确。2．光的偏振现象说明光是横波，下列现象中不能反映光的偏振特性的是(　　)A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光强度发生变化B．立体电影是利用了光的偏振现象C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片可以使景象更清晰D．光学镜头上的增透膜答案　D解析　一束自然

8、光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，当看到透射光的强度发生变化时，则说明光的振动方向与传播方向相垂直，能反映光的偏振特性，A不符合题意；立体电影是利用了光的偏振现象，能反映光的偏振特性，B不符合题意；在日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片，由于反射光太强，加偏振片可以将反射的偏振光过滤，使图象清晰，C不符合题意；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，与光的偏振无关，D符合题意。3．[教材母题]