第2讲 光的波动性 光的偏振 激光\n必备知识·自主排查关键能力·分层突破\n必备知识·自主排查\n1.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________条纹；某些区域相互减弱，出现________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________距的干涉条纹；白光照射时，中央为________条纹，其余为________条纹．亮暗相同等间白色亮彩色\n2．光的衍射发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸与光的波长________，甚至比光的波长________的时候，衍射现象才会明显．3．偏振片和透振方向偏振片由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，这个方向叫作“透振方向”．相当还小\n4．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿________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，沿着某个________的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过________形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和________，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________波．一切方向特定偏振片折射横\n5．激光(1)相干性：激光具有频率单一、相位差恒定、偏振方向________的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性．(2)平行度：激光的________非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度．(3)高亮度：它可以在很小的__________和很短的________内集中很大的________．相同平行度空间时间能量\n【生活情境】1.分析下列所述生活现象是否正确：(1)日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象．()(2)通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是单缝衍射现象．()(3)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．()√√×\n【教材拓展】2.[人教版选择性必修第一册P93《做一做》和P100《科学漫步》改编](多选)对如图所示的图片、示意图或实验装置。\n下列判断准确无误的是()A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹解析：题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，A错误．题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，D错误，B、C正确．答案：BC\n3．[人教版选择性必修第一册P107T3、4、5改编]对于激光的认识，以下说法正确的是()A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点C．医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D．“激光测距”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点答案：C\n关键能力·分层突破\n考点一 光的干涉现象1．条纹间距公式：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大．2．明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现暗条纹．\n例1[2021·山东卷，7]用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹．下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是()答案：D\n解析：从薄膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ(n＝1，2，3，…)时，此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，可知薄膜厚度变化所用的距离逐渐变大，即厚度变化越来越慢，D项可能正确．\n命题分析试题情境属于基础性题目，以薄膜干涉为素材创设学习探索问题情境必备知识考查干涉条件、薄膜干涉特点等知识关键能力考查理解能力、信息加工能力、推理能力．由题图读取信息并推理得出结果(图像)学科素养考查物理观念、科学推理．要求考生理解光的干涉条件并拓展应用到薄膜非均匀变化的情况\n【跟进训练】1.(多选)下列选项中涉及光的干涉原理的是()答案：BC解析：内窥镜中的光导纤维利用的是全反射的原理，A错误；全息照相利用的是光的干涉原理，B正确；镜头玻璃的颜色利用的是薄膜干涉原理，C正确；D是光的衍射现象，错误．\n2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是下列图中的()答案：D解析：铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前、后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的，D正确．\n3．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹．若实验中仅改变某一个实验条件，而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示．对于这两次实验，下列说法中正确的是()A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大答案：B\n解析：根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误．\n考点二 光的衍射、偏振现象和激光1．对光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别．(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的．\n2．自然光与偏振光的比较3.偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过偏振片后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向光振动的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向\n例2[2022·恩施模拟](多选)对于以下的光学现象说法中正确的是()A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝S1、S2间的距离d，两相邻亮条纹间距离Δx将减小B．图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上图对应狭缝较宽C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波答案：ACD\n解析：根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距Δx与双缝间距离d及光的波长λ的关系式Δx＝·λ，可知只增大挡板上两个狭缝S1、S2间的距离d，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，故A正确；根据发生明显衍射现象的条件可知，狭缝越窄，衍射现象越明显，因此若这是在狭缝宽度不同的情况下，上图对应狭缝较窄，故B错误；由题图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明空气薄膜变厚，则被检测的平面在此处是凹陷的，故C正确；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确．\n【跟进训练】4.激光火箭的体积小，却可以运载更大、更重的卫星或飞船．激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成了一股高温高压的燃气流，以极大的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空．激光火箭利用的是激光的()A．相干性好的特性B．单色性好的特性C．亮度高的特性D．平行度好的特性答案：C解析：推进剂在激光束的照射下受热而急剧膨胀，由此可知激光火箭利用了激光的亮度高的特性，A、B、D项错误，C正确．\n5．如图，用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，例如小分币，我们可以在光屏上看到的图样为下列图中的()答案：B解析：当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，亮斑的周围是明暗相间的环状衍射条纹．这就是泊松亮斑，是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的，故B项正确，A、C、D项错误．
