物理光学干涉衍射与偏振问题
光学中的光的衍射与偏振
光学中的光的衍射与偏振在我们生活的这个五彩斑斓的世界里，光扮演着至关重要的角色。
从清晨第一缕阳光穿透云层，到夜晚璀璨的星光点缀夜空，光无处不在，影响着我们的生活和对世界的认知。
而在光学这一领域中，光的衍射和偏振是两个十分重要且有趣的现象。
先来说说光的衍射。
当光通过一个狭窄的缝隙或者绕过一个障碍物时，它不再沿着直线传播，而是会扩散开来，形成一系列明暗相间的条纹，这就是光的衍射现象。
你可以想象一下，一束光就像是一支整齐的队伍，当它们遇到一个狭窄的通道或者障碍物时，原本整齐的队列就被打乱了，队员们开始分散开来，形成了新的排列。
光的衍射现象在我们的日常生活中其实并不罕见。
比如，当我们在灯光下观察一根头发丝时，会发现它的影子边缘并不是清晰的直线，而是有一些模糊的明暗区域。
这就是因为灯光的光在经过头发丝时发生了衍射。
再比如，我们用肉眼直接观察遥远的恒星时，会发现它们看起来像是在闪烁。
这其实也是光的衍射在作祟。
由于地球大气层的不均匀性，光线在穿过大气层时会发生折射和衍射，导致我们看到的星光出现闪烁的效果。
在科学研究和技术应用中，光的衍射也有着广泛的用途。
在光学仪器的设计中，衍射现象是必须要考虑的因素。
例如，显微镜和望远镜的分辨率就受到衍射的限制。
为了提高这些仪器的性能，科学家们不断研究和改进技术，以减小衍射的影响。
此外，光的衍射还被用于制造衍射光栅。
衍射光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它可以将入射光分解成不同波长的成分，从而实现光谱分析。
这种技术在化学、物理、天文学等领域都有着重要的应用。
接下来，咱们再聊聊光的偏振。
偏振是指光的振动方向具有一定的规律性。
普通的自然光，比如太阳光，其振动方向是随机分布的，没有特定的规律。
但是，当自然光通过某些特殊的材料或者经过特定的处理后，就可以变成偏振光，其振动方向会变得相对整齐。
想象一下，光就像是一群在操场上跑步的人，自然光中的“跑步者”们朝着各个方向乱跑，而偏振光中的“跑步者”们则都朝着同一个方向或者几个特定的方向跑。
光学专题(折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用)(解析版)25年高考物理一轮复习(新高考
光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用）60分钟光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的c cA．23,23【答案】A由于DE 为半径的一半，故a 光束的折射角sin sin a cv a b =解得：22a c v =同理，对于b 束，由几何知识可知，其入射角、折射角的大小分别为sin i c根据几何关系有：31tan 303DE AD R +=°=则有：()22313AE DE R==+31R +A ．33L 【答案】C【详解】由几何关系可知，光在得：30r =°A ．212x x D D B ．21x x D D 【答案】C【详解】根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，．肥皂膜上的条纹．劈尖上的条纹．泊松亮斑．牛顿环【答案】C【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的；选项形成的“泊松亮斑”。
A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，b光的频率大于a光B．图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样C．图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化A ．距离b 需满足的条件为33b a <光线在BC 上的入射点为M ，对称，可得：Q C l¢=由几何关系得：tan l a b a =--A ．“虹”对应光路图中1级光，色序表现为“内红外紫”B ．“霓”的产生和“虹”类似，但日光在水滴中反射两次，则对应光路图中表现为“内红外紫”，故B 正确；CD ．对同一束入射日光，产生光传播的路程为：4cos s R =A．水对a光的折射率比对b光的折射率要小B．在水中，b光的传播速度大于a光的传播速度C．A灯照亮水面的面积大于B灯照亮的面积D．将a和b光通过相同的双缝干涉装置、A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小A．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜B．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜C．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜A．P点有凹陷B．P点有凸起C．换用绿光照射，条纹间距变大D．抽去一张纸片，条纹间距变大A．图甲中3D眼镜利用光的偏振原理B．图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的衍射C．图丙救护车发出的声波产生多普勒效应，而电磁波不会产生多普勒效应D．图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离，计算光的波长结果会偏大【答案】AD【答案】（1）o 30；（2）【详解】设入射角为i ，由题意知，解得：o 30a q =，o 45b q =如图所示由几何关系得：90POB Ð=、b 两束光从棱镜中射出后二者的夹角（2）a 、b 两束光在棱镜中传播的速度分别为：由几何关系可知，a 、b 两束光在棱镜中传播的距离为2cos a a R q =，2cos b l R =(1)该棱镜的折射率n ；(2)该单色光在棱镜中传播的时间t （不考虑光在【答案】(1)3n =(2)52Lt c=根据几何关系可知，入射角做AC 界面法线交于BC 于D 点，光线在AB 界面交于PDC Ð可知PDQ V 为等边三角形，所以：30a =°因为最终出射光线与AC 平行，所以：60b =°根据几何关系可得：12211sin r C r h =+全反射临界角满足：11sin C n =甲灯泡发光区域的面积：211S r p =。
大学物理《光的偏振、衍射》习题课课件
( AC BD) (a b)(sin sin ) k (2).
水平线下方的角度取负号即可。
11
6. 以波长为 = 500 nm (1 nm = 10-9 m)的单色平行光斜入射在光栅常数为
d = 2.10 mm、缝宽为a = 0.700 mm的光栅上，入射角为i = 30.0°，求能看
成的半波带数目为
(A) 2 个． (B) 4 个． (C) 6 个． (D) 8 个．
答案：(B)
根据半波带法讨论，单缝处波阵面可分成的半波带数
目取决于asin 的大小，本题中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a 4, 300.
a sin 2 4 ,
2
满足单缝衍射暗条纹的公式： a sin 2k , (k 1,2...)
到哪几级光谱线．
解：(1) 斜入射时的光栅方程
光栅 透镜
屏
G L2
C
d sin i
d sin d sin i k k = 0，±1，±2，…n
第k 级谱线
n
i
分析在900 < < 900 之间，可呈现的主极大：
i = 30°，设 = 90°， k = kmax1，则有
d sin
kmax1 (d / )(sin 90 d sin 30) 2.10
解： a b 1 mm 3.33μm 300
(1) (a + b) siny =k， ∴ k= (a + b) sin24.46°= 1.38 mm
∵ R=0.63─0.76 mm， B＝0.43─0.49 mm，第二级开始会有谱线重叠。
对于红光，取k=2 , 则 R=0.69 mm； 对于蓝光，取k=3, 则 B=0.46 mm.
光的干涉、衍射和偏振实验测量及其在光学仪器中的应用
实验目的：验证光的干涉现象 实验原理：利用两束相干光波的叠加产生干涉图样 实验器材：分束器、干涉仪、激光器等 实验步骤：调整干涉仪，使两束光波相遇产生干涉图样，观察并记录实验结果
实验目的：研究光的偏振现象，了解偏振光的特点和应用
实验原理：通过偏振片和检偏器的组合，观察光的干涉和衍射现象，了解光的偏振状态
干涉仪器的种类： 双缝干涉仪、薄 膜干涉仪等
干涉仪器的应用： 测量长度、厚度、 折射率等物理量
干涉图样的形成： 通过干涉现象产生 明暗相间的条纹
干涉仪器的特点： 精度高、测量准 确、稳定性好
偏振镜：用于消除眩光和反射光，提高图像清晰度 偏振分束器：将一束光分成两束偏振方向不同的光 偏振控制器：用于调整光的偏振状态，实现光的方向控制 偏振检测器：用于检测光的偏振状态，常用于物理实验和光学测量中
实验结果：通过实验，可以观察到光的干涉和衍射现象，了解光的偏振状态，为光学仪器中的应用提 供基础。
环境因素：温度、 湿度、气压等环境 因素对实验结果的 影响
光源稳定性：光源 的波动或不稳定会 导致干涉条纹的移 动或变形
光学元件的误差：反 射镜、分束器等光学 元件的误差会对干涉 条纹的形状和位置产 生影响
实验步骤： a. 准备实验器材：偏振片、检偏器、光源、屏幕等 b. 将偏振片和检偏器组合在一起，调 整角度 c. 打开光源，观察干涉和衍射现象 d. 记录实验结果，分析偏振光的特点和应用
● a. 准备实验器材：偏振片、检偏器、光源、屏幕等 ● b. 将偏振片和检偏器组合在一起，调整角度 ● c. 打开光源，观察干涉和衍射现象 ● d. 记录实验结果，分析偏振光的特点和应用
致误差
误差来源：仪器误差、环境因素、人为误差 减小误差方法：提高仪器精度、改善实验环境、规范操作流程 误差分析的意义：提高实验结果的可靠性和准确性 减小误差的方法：多次测量求平均值、改进实验方法
物理一轮复习考点47光的干涉衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介练习含解析
考点47 光的干涉、衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介题组一基础小题1．让太阳光垂直照射一块遮光板,板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现(）A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑,明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案D解析当孔足够大时,由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔继续缩小，出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失,故D正确。
2．下列说法中正确的是()A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象答案A解析光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象，A正确;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，B错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象,C错误；照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的干涉现象，D错误。
3．(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是（）A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场周围一定有磁场C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存,形成不可分离的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后答案BCD解析振荡电场和振荡磁场交替产生，形成电磁波，A错误，C正确；变化的电场一定产生磁场，B正确；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹进行了实验验证，D正确。
4．下列说法正确的是（)A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小答案C解析全息照相利用了激光的频率单一,具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关，故A错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与是否发生共振无关,故B错误；根据时间延缓效应可知，在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知,鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。
干涉衍射偏振基本知识点
干涉衍射偏振基本知识点
1. 干涉呀，就好比两个人一起唱歌，如果配合得好，声音就会特别和谐响亮，这就是光的干涉现象！比如在牛顿环实验里不就是这样嘛！
2. 衍射可神奇了呢！就像你从门缝看外面，明明门很小，你却能看到比门还宽的景色，这就是光的衍射啦！像单缝衍射实验就是很好的例子呀！
3. 偏振呢，哎呀，你可以想象一下看 3D 电影时戴的眼镜，它就是利用了偏振的原理呀！让我们能看到立体的画面，酷不酷？
4. 干涉能产生好多漂亮的条纹呢，就像彩虹一样美丽，你说神奇不神奇？比如杨氏双缝干涉实验。
5. 衍射不只是让光变“调皮”了，它还能帮我们观察到很多细微的东西呢，难道不是很厉害吗？比如观察晶体结构的时候。
6. 偏振可不仅仅用在 3D 电影上哦，在一些高科技设备里也有它的身影呢，是不是很牛？
7. 想想看，如果没有干涉，那一些光学仪器还能这么好用吗？肯定不行呀！
8. 衍射和干涉、偏振它们就像是光的魔法，给我们带来了很多奇妙的现象和应用呀！
我的观点结论是：干涉、衍射、偏振这些基本知识点真的太重要且有趣了，它们让我们对光有了更深入的认识和理解，也为我们的生活带来了很多惊喜和便利。
光学习题课(大学物理A2)
（三）光的偏振性 马吕斯定律
1.自然光和偏振光 包含了各个方向的光振动，没有哪一个方向的光 振动会占优势，这样的光叫自然光。 自然光经过某些物质的反射、折射或吸收后，可 能保留某一方向的光振动，称为线偏振光或者完全 偏振光。若一个方向光振动较与之相垂直方向上的 光振动占优势，则称为部分偏振光。
2.马吕斯定律 光强为 I 0 的线偏振光，当其偏振方向与检偏器 偏振化方向的夹角为 时，则透射过检偏器后的 透 I I 0 cos2 射光强为 该式称为马吕斯定律
8.折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈形膜 （劈尖角 很小）。用波长 600 nm 的单色光垂直入射，产 生等候干涉条纹。加入在劈形膜内充满 n 1.40 液体时的相邻 明纹间距比劈形膜内是空报时的间距缩小 l 0.5mm ，那么劈 尖角 应是多少？
【分析】利用劈尖干涉中相邻条纹的间距l 2n和题给出条件可求出 解 劈形膜内为空气时 劈形膜内为液体时 则由 得
光学习题课
干涉、衍射、偏振、双折射
一、内容小结
（一）光的干涉
1.相干光 （1）相干条件：同频率、同振动方向、相位差恒 定； （2）获得相干光方法：分波阵面、分振幅 2.光程与光程差 光程：=nr ；光程差：=n2r2-n1r1 3.半波损失 光从光疏介质向光密介质入射，反射光有的相位 突变，相当光程增加或减少/2，称半波损失。
4.杨氏双缝干涉 劳埃德镜 光程差：r =r2-r1dsin dsin=k, k=0,1,2…… 明条纹 dsin=(2k+1)/2, 暗条纹 条纹特点： 均匀明暗相间，白光照射为彩色条纹，但 中央条纹仍为白色。
r1
几何关系：D d
d
D
x r2
解析光的偏振与干涉问题的解题思路
解析光的偏振与干涉问题的解题思路光是一种电磁波，具有波动性质。
在空间中传播的光波有振动方向，就是光的偏振方向。
通过对光的偏振状态的分析可以揭示光的行为特征。
而关于光的干涉现象是光波相互叠加形成明暗条纹的结果。
如何解析光的偏振与干涉问题，我们可以从以下几个方面思考。
首先，对于光的偏振问题，我们需要了解什么是偏振光以及偏振分析的原理。
偏振光即光的振动方向在一个特定平面上振动的光。
而偏振分析则是通过一些光学元件，如偏振片或偏振镜，可以使只有特定振动方向的光通过，而其他方向的光被屏蔽掉。
在解决与偏振相关的问题时，需要了解光的入射角度与振动方向之间的关系，以及不同偏振光的干涉结果。
其次，对于光的干涉问题，我们需要了解什么是光的相位差以及干涉的条件。
相位差是指两个波的振动状态在空间上的差异，它可以是时间差、路径差等形式。
干涉是指两个或多个波叠加形成明暗条纹的现象。
干涉条件取决于相位差以及波的振动状态。
在解决与干涉相关的问题时，需要考虑光源的相干性以及路径差等因素对干涉结果的影响。
进一步，可以通过具体示例来加深理解与解题思路。
例如，通过一束线偏振光射入由两个偏振片组成的实验装置。
首先，第一个偏振片将光线偏振为垂直于光的振动方向的偏振光。
然后，这束垂直偏振光进一步通过第二个偏振片，由于两偏振片的振动方向垂直，会发现光线变暗，这就是穿透光干涉的一种现象。
另外，干涉还可以通过双缝干涉实验加深理解。
在双缝干涉实验中，光经由两个狭缝穿过会形成干涉条纹。
这是因为光经过两个狭缝后，形成了两个相干的光波，它们在空间中相互叠加，产生了明暗相间的条纹。
通过计算光的相位差和路径差，可以解析干涉条纹的形成原理。
综上所述，解析光的偏振与干涉问题需要从光的偏振分析原理、光的干涉条件出发，并结合具体示例进行深入理解。
通过对光的偏振状态与干涉现象的分析，我们可以更好地理解光的行为特征，并且能够更准确地解答相关问题。
在解题时要注意思路的清晰，从问题中提取关键信息，逐步推导出准确的答案。
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物理光学干涉衍射与偏振问题干涉衍射和偏振是物理光学领域中的两个重要问题。
本文将从理论
和实验两个方面讨论干涉衍射和偏振现象，并探讨其在实际应用中的
重要性。
一、干涉衍射的定义和原理
干涉衍射是光波传播过程中遇到透光物体或光波相互作用产生的现象。
干涉是指光波的两个或多个部分发生相互作用，产生干涉条纹，
从而改变光波的波动性质。
衍射是指当光波通过一个孔或经过物体边
缘时发生弯曲扩散。
干涉衍射的原理可以用以下两个现象解释：叠加原理和相位差。
叠
加原理即各个光波达到的点的光强是各个光波的叠加结果。
相位差则
指的是波的起始点到达某一点的过程中，各个波长所形成的相位差。
当干涉条件满足时，波峰和波谷相遇，光波会相互增强，形成明暗相
间的干涉条纹。
二、干涉衍射的应用
干涉衍射在现实生活中有着广泛的应用。
其中包括：
1. 激光干涉仪：利用干涉条纹的特性，通过激光仪器进行精密测量。
2. 干涉光栅：利用入射光波经光栅衍射产生的干涉现象，进行波长
分析和频率分析。
3. 光学显微镜：利用干涉衍射现象来增强显微镜的分辨率。
4. 光波导技术：通过控制光的干涉来实现光信号的传输和分析。
三、偏振光的定义和原理
偏振是指光波的振动方向不是在所有方向上都均匀分布的现象。
偏振光可以通过偏振器来产生，偏振器是一个光学器件，可以选择性地传递或阻挡特定方向上的光波。
偏振光的原理可以通过振动方向和波长方向的关系来解释。
光的振动方向与光波的传播方向垂直时，称为正交振动。
而偏振器只能允许振动方向与光波传播方向相同的光通过，因此只有满足偏振器方向的光可以通过，其他光会被阻挡。
四、偏振光的应用
偏振光在许多领域中有着广泛的应用。
以下是几个示例：
1. 光学显微镜：通过使用偏振光，可以增强显微镜的图像对比度。
2. 液晶显示器：液晶分子只能让特定方向上的光通过，所以液晶显示器可以通过改变电场来控制光的偏振方向。
3. 拍摄滤镜：摄影中使用的偏振滤镜可以减少反射和增加对比度。
4. 3D电影：通过使用偏振镜片，可以实现立体影像的效果。
综上所述，干涉衍射和偏振是物理光学中不可忽视的两个问题。
它们不仅具有重要的理论意义，还有着广泛的应用前景。
研究和应用干涉衍射与偏振问题可以推动光学领域的发展，为实际生活中的各个领域带来更多的创新和进步。