2021上海高考物理復(fù)習(xí)：光的波動性

　　1.光的干涉:兩列光波在空中相遇時發(fā)生疊加,在某些區(qū)域總加強,某些區(qū)域減弱,相間的條紋或者彩色條紋的現(xiàn)象.

　　光的干涉的條件:是有兩個振動情況總是相同的波源,即相干波源.(相干波源的頻率必須相同).

　　形成相干波源的方法有兩種:

　　①利用激光(因為激光發(fā)出的是單色性極好的光).

　�、谠O(shè)法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來源于同一個光源,因此頻率必然相等).

　　(3) 楊氏雙縫實驗:

　　亮紋:屏上某點到雙縫的光程差等于波長的整數(shù)倍,即δ= nλ(n=0,1,2,……)

　　暗紋:屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數(shù)倍,即δ=(n=0,1,2,……)

　　相鄰亮紋(暗紋)間的距離.用此公式可以測定單色光的波長.用白光作雙縫干涉實驗時,由于白光內(nèi)各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現(xiàn)彩色條紋.

　　(4) 薄膜干涉:

　　應(yīng)用:

　　使被檢測平面和標(biāo)準(zhǔn)樣板間形成空氣薄層,用單色光照射,入射光在空氣薄層上下表面反射出兩列光波,在空間疊加.干涉條紋均勻:表面光滑;不均勻:被檢測平面不光滑.

　　增透膜:鏡片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的,在薄膜的兩個表面上反射的光,其光程差恰好等于半個波長,相互抵消,達到減少反射光增大透射光強度的作用.

　　其他現(xiàn)象:陽光下肥皂泡所呈現(xiàn)的顏色.

　　例1. 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Δx.下列說法中正確的有

　　A.如果增大單縫到雙縫間的距離,Δx 將增大

　　B.如果增大雙縫之間的距離,Δx 將增大

　　C.如果增大雙縫到光屏之間的距離,Δx將增大

　　D.如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,Δx將增大

　　解:公式中l(wèi)表示雙縫到屏的距離,d表示雙縫之間的距離.因此Δx與單縫到雙縫間的距離無關(guān),于縫本身的寬度也無關(guān).本題選C.

　　例2. 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(yán)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n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz,那么它設(shè)計的這種"增反膜"的厚度至少是多少

　　解:為了減少進入眼睛的紫外線,應(yīng)該使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射形成的光疊加后加強,因此光程差應(yīng)該是波長的整數(shù)倍,因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的1/2.紫外線在真空中的波長是λ=c/ν=3.7×10-7m,在膜中的波長是λ/=λ/n=2.47×10 -7m,因此膜的厚度至少是1.2×10-7m.

　　2.光的衍射:

　　注意關(guān)于衍射的表述一定要準(zhǔn)確.(區(qū)分能否發(fā)生衍射和能否發(fā)生明顯衍射)

　�、鸥鞣N不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射.

　�、瓢l(fā)生明顯衍射的條件是:障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比,甚至比波長還小.

　　(3)衍射現(xiàn)象:明暗相間的條紋或彩色條紋.

　　(與干涉條紋相比,中央亮條紋寬兩邊窄,是不均勻的.若為白光,存在一條白色中央亮條紋)

　　例3. 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

　　解:從課本上的圖片可以看出:A,B選項是正確的,C,D選項是錯誤的.

　　3.光譜:

　　光譜分析可用原子光譜,也可用吸收光譜.太陽光譜是吸收光譜,由太陽光譜的暗線可查知太陽大氣的組成元素.

　　4.光的電磁說:

　�、披溈怂鬼f根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同,提出光在本質(zhì)上是一種電磁波——這就是光的電磁說,赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性.

　�、齐姶挪ㄗV.波長從大到小排列順序為:無線電波,紅外線,可見光,紫外線,X射線,γ射線.各種電磁波中,除可見光以外,相鄰兩個波段間都有重疊.

　　各種電磁波的產(chǎn)生機理分別是:無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的;紅外線,可見光,紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的.

　　⑶紅外線,紫外線,X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例.

　　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

　　X射線

　　陰極射線射到固體表面

　　穿透能力強

　　人體透視,金屬探傷

　　例4 為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場的實況,在發(fā)射場建立了發(fā)射臺,用于發(fā)射廣播電臺和電視臺兩種信號.其中廣播電臺用的電磁波波長為550m,電視臺用的電磁波波長為 0.566m.為了不讓發(fā)射場附近的小山擋住信號,需要在小山頂上建了一個轉(zhuǎn)發(fā)站,用來轉(zhuǎn)發(fā)_____信號,這是因為該信號的波長太______,不易發(fā)生明顯衍射.

　　解:電磁波的波長越長越容易發(fā)生明顯衍射,波長越短衍射越不明顯,表現(xiàn)出直線傳播性.這時就需要在山頂建轉(zhuǎn)發(fā)站.因此本題的轉(zhuǎn)發(fā)站一定是轉(zhuǎn)發(fā)電視信號的,因為其波長太短.

　　例5. 右圖是倫琴射線管的結(jié)構(gòu)示意圖.電源E給燈絲K加熱,從而發(fā)射出熱電子,熱電子在K,A間的強電場作用下高速向?qū)﹃帢OA飛去.電子流打到A極表面,激發(fā)出高頻電磁波,這就是X射線.下列說法中正確的有

　　A.P,Q間應(yīng)接高壓直流電,且Q接正極

　　B.P,Q間應(yīng)接高壓交流電

　　C.K,A間是高速電子流即陰極射線,從A發(fā)出的是X射線即一種高頻電磁波

　　D.從A發(fā)出的X射線的頻率和P,Q間的交流電的頻率相同

　　解:K,A間的電場方向應(yīng)該始終是向左的,所以P,Q間應(yīng)接高壓直流電,且Q接正極.從A發(fā)出的是X射線,其頻率由光子能量大小決定.若P,Q間電壓為U,則X射線的頻率較高可達Ue/h.本題選AC.