小马物理讲义:高三一轮复习《波动光学》

我们知道光具有波粒二象性,今天我们来讲光的波动性。

首先我们来看一下学习目标:

1知道 光的干涉 ,衍射和偏振现象。

2掌握光的干涉,衍射现象产生的条件。

3知道光的干涉衍射和偏振现象在日常生活中的应用。

一:光的 干涉现象

1 双缝干涉

(1)双缝干涉实验介绍

光具有波动性,最早是由英国的物理学家托马斯杨,通过双缝干涉实验,发现了光的干涉现象。

之前光的干涉现象一直没有被发现,原因在于:稳定的干涉现象需要相干光源,也就是两列光必须满足:频率相等,相位差不变。

托马斯杨巧妙的利用了双缝。如图所示,让一束激光通过双缝就变成了两束相干光。

在光屏上这两束光相互叠加,某些区域振动相互加强,形成亮条纹;某些区域震动相互减弱,形成暗条纹,最终得到了明暗相间的干涉图样。

如图,如果是单色光的干涉图,会呈现明暗相间 等间距 的条文。如果是白光,如图所示:中央是白色亮条纹,其余两侧是彩色条纹。原因在于:白光是复色光,各种单色光波长不同,发生了色散。

(2)光屏上明暗条纹形成的条件

明条纹意味着该点处两列光波振动形式相同,振动相互加强。该点到双缝的光程差为半波长的偶数倍

暗条纹则意味着该点处两列光波振动形式相反,振动相互减弱。该点到双缝的光程差为半波长的奇数倍

(3)两个相邻的暗条纹或者明条纹的间距

运用几何知识,相邻两个两条纹之间的距离为

其中,波长用 表示,d表示两个狭缝之间的距离,L为挡板与屏间的距离。

2 薄膜干涉

(1)薄膜干涉现象

如图,太阳光经薄膜的两个表面反射后,两束反射光产生的干涉现象,这就是薄膜干涉。

以左图为例,铁丝环上的肥皂膜由于受到重力的作用,上面薄下面厚,从膜的前、后表面反射的两列光波叠加,并且水平的这一行厚度相同,就出现了水平的明暗相间的干涉条纹;若在白光照射下,则出现彩色干涉条纹。

(2)薄膜干涉的应用——增透膜

例如照相机,我们想让透过镜头的光更多一点,可以通过给镜头贴增透膜来实现。增透膜使得前后两个界面的反射光线相互叠加,振动减弱。这样就减少了反射光的能量,从而增加了透射光的能量。

由于这两列反射光的光程差是薄膜厚度的两倍,而振动相互减弱,光程差是半波长,所以增透膜的厚度应该是波长的1/4。

(3)薄膜干涉的应用——检查工件表面的平整度

如图所示,上面放置标准件,下面放置待检测工件。这样他们之间就形成了一个空气膜。在空气膜的上下两个交界面处的两列反射光是相干光,发生干涉。在检测件平整时我们会看到平行分布的干涉条纹。

原因在于:这一条亮条纹下,空气膜的厚度相同。这些亮条纹处的光程差都是波长的整数倍。

如果检测件不平整,那么干涉条纹就不会平行。如图,如果干涉条纹向前突起,说明前边的厚度已经和后边的厚度相同,说明待测件有凹陷;反之,如果干涉条纹,向后凸起,说明后边的厚度和前边的厚度相同,说明待测件有凸起。

二:光的衍射

我们知道,只有波才具有绕过障碍物发生衍射的现象。光同样具有衍射现象。光的衍射也是光的波动性的体现。

这里咱们再强调一下,对波来讲,衍射总是在发生,只有明显与不明显的区别。发生明显衍射的条件就是:障碍物的尺寸小于或等于波长。

下面我们分别来看一下,光遇到单缝,小孔和不透光的小圆盘时的衍射图。

(1)光的单缝衍射图

我们可以看到它是中间宽,两边逐渐变窄变暗。对比双缝干涉图,双缝干涉的条纹明暗相同,且等间距。通过这个区别,我们来区分到底是干涉图还是衍射图。

(2)光的小孔衍射和光的小圆盘衍射

光的小圆孔衍射如图所示,中间对量,两边逐渐变窄变暗。

光的不透明的小圆盘衍射如图所示,圆盘阴影的中心处会出现一个小靓班,我们称之为泊松亮斑,外围会出现间距不等的圆环。

三:光的偏振

偏振指的是波的振动方向垂直于波的传播方向,而偏向于某一特定方向的现象。只有横波才有偏振现象,纵波没有。

我们把光分为两类,自然光和偏振光。自然光指光的振动面包含所有方向。偏振光指光的振动面只在某一特定方向。我们可以让光通过偏振片来得到偏振光。

光的偏振现象进一步说明了光波是横波。

主要应用在:立体电影,消除车灯眩光,照相机镜头等。

四 知识梳理,课堂小结

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,189评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,577评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,857评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,703评论 1 276
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,705评论 5 366
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,620评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,995评论 3 396
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,656评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,898评论 1 298
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,639评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,720评论 1 330
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,395评论 4 319
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,982评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,953评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,195评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 44,907评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,472评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 第十七章 温度与气体动理论 基本要求 对分子无规则热运动有一个清晰的图景 掌握气体分子运动论的两个基本公式--理想...
    原上的小木屋阅读 1,160评论 0 0
  • 一、考前复习 【1/3 题型说明】 单选题 12 道,每道 3 分,共 36 分;填空题 8 道,每道 3 分,共...
    Du1in9阅读 6,605评论 6 77
  • 大学物理 (下) 本文由physics_lyu整理的马文蔚的物理学简明教程,为同学们复习所用,转发需注明。 第五章...
    physics_lyu阅读 3,326评论 0 6
  • 好多小伙伴们都在希望自己高中物理能考得棒棒哒,可是怎样验证自己学习到位了呢?物理君准备高考物理考点120问,看看你...
    物理君阅读 2,280评论 0 41
  • 今天开始学习光的电磁理论基础,包括干涉、衍射、偏振,今天主要学习了干涉 由麦克斯韦方程组可以证明光是一种电磁波。 ...
    苏_平阅读 545评论 0 1