高中物理光的波動性知識點總結參考

一. 教學內容：

光的波動性

二. 要點掃描：

　　（一）光的干涉

1. 產生相干光源的方法（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遠大於雙縫間距d，O點與雙縫S1和S2等間距，則當雙縫中發出光同時射到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。

結論：由同一光源發出的光經兩狹縫後形成兩列光波疊加產生。當這兩列光波到達某點的路程差為波長的整數倍時，即kδ＝∝d。由於膜上各處厚度不同，故各處兩列反射波的路程差不等。若：

ΔT＝2d＝nλ（n＝1，2，?） 則出現明紋。

ΔT＝2d＝（2n－1）λ/2 （n＝1，2，?） 則出現暗紋。

應注意：干涉條紋出現在被照射面。

薄膜干涉應用（1）透鏡增透膜：透鏡增透膜的厚度應是透射光在薄膜中波長的1／4倍。使薄膜前後兩面的反射光的光程差為波長的一半，（ΔT＝2d＝λ，得d＝λ），故反射光疊加後減弱，從能量的角度分析E入＝E反＋E透＋E吸。在介質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，則對應明紋（或暗紋）提前出現，如圖甲所示；如果某處凹下，則對應條紋延後出現，如圖乙所示。（注：“提前”與“延後”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、波速和頻率的關係V＝λf。光在不同介質中傳播時，其頻率f不變，其波長λ與光在介質中的波速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. 光的衍射現象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影裏的現象。

2. 泊松亮斑：當光照到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出現的亮斑。當形成泊松亮斑時，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。

3. 各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射。

4. 產生明顯衍射的條件：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：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，但存在明顯的區別： 單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分佈，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側條紋逐漸變窄變暗，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出的光，包含垂直於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利用熱效應 激發熒光利用貫穿本領照相底片感光（化學效應）核技術產生方式LC電路中自由電子的振盪原子的外層電子受到激發原子的內層電子受到激發原子核受到激發用途通訊，廣播，導航加熱烘乾、遙測遙感，醫療，導向等照明，照相，加熱日光燈，黑光燈手術室殺菌消毒，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射線的性質及應用。

物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長T之間滿足關係：λmb（常數）。

　　（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. 發射光譜

（1）連續光譜：包含一切波長的光，由熾熱的固體、液體及高壓氣體發光產生；

（2）明線光譜：又叫原子光譜，只含原子的特徵譜線. 由稀薄氣體或金屬蒸氣發光產生。

2. 吸收光譜

連續光通過某一物質被吸收一部分光後形成的光譜，能反映出原子的特徵譜線。

3. 每種元素都有自己的特徵譜線，根據不同的特徵譜線可確定物質的化學組成，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用

（1）激光是人工產生的相干光，可應用於光纖通信。

（2）平行度非常好。應用於激光測距雷達，可精確測距（s＝c?t/2）、測速等。

（3）亮度高、能量大，應用於切割各種物質、打孔和焊接金屬。醫學上用激光作“光刀”來做外科手術。

　　（七）注意問題

1. 知道反映光具有波動性的實驗及有關理論.

2. 光的干涉只要求定性掌握，要能區分光的干涉和衍射現象：凡是光通單孔、單縫或多孔、多縫所產生的現象都屬於衍射現象，只有通過雙孔、雙縫、雙面所產生的現象才屬於干涉現象；干涉條紋和衍射條紋雖然都是根據波的`疊加原理產生的，但兩種條紋有如下區別（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，兩側對稱地排列着一系列強度較弱、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：由於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，一束白光從左側射入肥皂薄膜，下列説法中正確的是（ ）

A. 人從右側向左看，可看到彩色條紋.

B. 人從左側向右看，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：白光從左側照射到薄膜上。經兩個表面反射回來的光相遇產生干涉現象。這樣人從左側向右看可以看到彩色條紋。故選B棄A。由於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生的熱效應大大降低，從而廣泛地應用於博物館，商店等處，這種燈降低熱效應的原因之一是在燈泡後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為：

A. λ/8 B. λ/4 C. λ/2D. 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偏振片P和Q，可以看到透射光的強度會發生變化，這是光的偏振現象，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