人教高中物理专题34 光的波动性 电磁波和相对论（解析版）.docx

专题34 光的波动性 电磁波和相对论
[题型导航]
题型一 光的干涉现象 1
题型二 光的衍射和偏振现象 5
题型三 电磁波与相对论 8
[考点分析]
题型一 光的干涉现象
1．产生条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．
2．杨氏双缝干涉
(1)原理图如图1所示
图1
(2)亮、暗条纹的条件．
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．
a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．
b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)．
③条纹间距公式：Δx＝λ.
3．薄膜干涉现象
如图3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．
图3
4．薄膜干涉原理分析
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．
(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹．
5．薄膜干涉的应用
干涉法检查平面的平整程度如图4所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．
G1、G2为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板T压在G1、G2的上方，T与G1、G2支架分别形成尖劈形空气层，如图所示。G1、G2的上表面与平板的夹角分别为α和β，P为平板T上表面上的一点。用单色光从上方照射平板T，G1、G2的上方都能观察到明显的干涉条纹可以推知（　　）
A．若α＝β，则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距
B．若α＞β，则G1上方的干涉条纹间距大于G2上方的干涉条纹间距
C．若将G1、G2的间距缩短些，则G1上方的干涉条纹分布变得更密
D．若在P处用较小的力下压平板T，则G1上方的干涉条纹分布变密
【解答】解：AB．设有一物体上表面与平板的夹角θ，相邻亮条纹的间距为ΔL，由空气薄膜干涉条件，则有2ΔLtanθ＝λ
解得：ΔL=λ2tanθ
若α＝β，则G1上方的干涉条纹间距等于G2上方的干涉条纹间距，若α＞β，则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距，故AB错误；
C．若将G1、G2的间距缩短些，则α增大，可知G1上方的干涉条纹分布变得更密，故C正确；
D．若P在两长方体间，在P处用较小的力下压平板T，则α减小，可知G1上方的干涉条纹分布变疏，故D错误。
故选：C。
把铁丝圈放在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置时，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是（　　）
A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
B．肥皂膜上的条纹是前表面反射光与折射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°
【解答】解：A.形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，故A错误；
BC.该彩色条纹是薄干涉，是前后表面反射光形成的干涉条纹，故C正确，B错误；
D.将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，故D错误。
故选：C。
利用如图甲所示的装置可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差，T1、T2是标准平面玻璃，A0为标准金属丝，直径为D0，A为待测金属丝，直径为D．用波长为λ的单色光垂直照射玻璃表面，干涉条纹如图乙所示，相邻亮条纹的间距为ΔL．则（　　）
A．D与D0相差越大，ΔL越大
B．轻压T1的右端，若ΔL变小，有D＜D0
C．相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为λ
D．图乙可能是D与D0相等时产生的条纹
【解答】解：A、设标准平面的玻璃晶之间的夹角为θ，由题设条件，则有tanθ=|D−D0|L，由空气薄膜干涉的条件，则有：2ΔLtanθ＝λ，即为：ΔL=λ2tanθ，所以A与A0直径相差越大，θ越大，ΔL越小，故A错误；
B.轻压T1的右端，若ΔL变小，由Δ