第2讲光的波动性相对论
学习目标1.知道双缝干涉和薄膜干涉,知道形成亮暗条纹的条件。2.知道光的衍射、偏振现象。3.知道相对论的两个基本假设和两个时空观的结论。
一、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
(1)双缝干涉图样特点:单色光照射时,形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照射时,中央为亮条纹,其余为条纹。?
(2)条纹间距:Δx=,其中l是双缝到屏的距离,d是双缝间的距离。?
4.薄膜干涉
由薄膜(如肥皂液薄膜)反射光相遇而形成。干涉图样中同一条亮(或暗)条纹所对应的薄膜厚度。?
二、光的衍射
发生明显衍射现象的条件:在障碍物或狭缝的尺寸的时候,衍射现象十分明显。?
三、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,只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。?
四、相对论
1.狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是的。?
(2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是的,光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。?
2.相对论时空观的两个结论
(1)时间延缓效应
如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt,那么两者之间的关系是Δt=。?
(2)长度收缩效应
如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是l=。?
1.思考判断
(1)光的颜色由光的频率决定。()
(2)频率不同的两列光波不能发生干涉。()
(3)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使白光变成单色光。()
(4)在双缝干涉实验中,双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同。()
(5)阳光下茂密的树林中,地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()
(6)泊松亮斑是光的衍射形成的。()
(7)光遇到障碍物时都能产生衍射现象。()
(8)自然光是偏振光。()
2.(多选)以下四图均来自人教版选择性必修第一册:图甲(P95)、图乙(P100)、图丙(P106)、图丁(P108)。
下列说法正确的是()
A.图甲中的肥皂膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
B.图乙中用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了薄膜干涉现象
C.图丙中泊松亮斑是光的偏振现象
D.图丁中的立体电影利用了光的衍射现象
3.利用图示的装置,观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()
A.甲对应单缝,乙对应双缝
B.甲对应双缝,乙对应单缝
C.都是单缝,甲对应的缝宽较大
D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大
考点一光的干涉现象
1.双缝干涉
(1)条纹间距公式:Δx=ld
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)亮、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=nλ(n=0,1,2,…)时,光屏上P处出现亮条纹;当Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…)时,光屏上P
2.薄膜干涉
(1)形成原因
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。光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA和后表面BB分别反射回来,形成两列频率相同的光波,并且叠加。
(2)亮、暗条纹的判断方法
①单色光:两个表面反射回来的两列光波的路程差为Δr,等于薄膜厚度的2倍,光在薄膜中的波长为λ,在P1、P2处,Δr=nλ(n=1,2,3,…),薄膜上出现亮条纹;在Q处,Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,3,…),
②白光:薄膜上出现水平彩色条纹。
(3)应用
①增透膜。
②检查平面的平整度,如图所示。
角度双缝干涉
例1(多选)(2024·广西卷,9)如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别