【学霸笔记：同步精讲】26 第5章 素养提升课(四) 干涉图样的特点和衍射的分辨本领 讲义--高中鲁科物理选择性必修第一册

素养提升课(四)　干涉图样的特点和衍射的分辨本领 [学习目标]　1．掌握干涉图样的特点和产生的原理，并会分析解决相关问题。2．理解衍射对分辨本领的影响、衍射光栅的应用。 考点1　干涉图样的特点和产生的原理 1．从屏上判断亮暗条纹的条件 (1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值。 (2)路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹。 2．从时间的关系上，判断屏上某处出现亮暗条纹的条件 (1)亮条纹：Δt＝nT(n＝0，1，2，…)。 (2)暗条纹：Δt＝(2n＋1)·(n＝0，1，2，…)。 式中Δt表示两列光波到同一点的时间差，T＝为光波的周期。 【典例1】　如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则(　　) A．P和P1仍为亮条纹 B．P为亮条纹，P1为暗条纹 C．P为暗条纹，P1为亮条纹 D．P、P1均为暗条纹 B　[从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此中央是亮条纹，无论入射光是什么颜色的光、波长多大，P点都是中央亮条纹。而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙色光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙。当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹。综上所述，选项B正确。] [跟进训练] 1．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后(　　) A．干涉条纹消失 B．彩色条纹中的红色条纹消失 C．中央条纹变成暗条纹 D．中央条纹变成红色 D　[当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故D正确，A、B、C错误。] 考点2　衍射对分辨本领的影响及衍射光栅的应用 1．分辨本领和放大率 (1)光学仪器的透镜就相当于小圆孔，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低。 (2)光学仪器不能通过增大仪器的放大率来提高它的分辨本领。增大放大率，虽然放大了像点之间的距离，但每个像的衍射斑也被放大了。原来不能分辨的物体，放得再大，仍然不能被我们的眼睛或照相底片所分辨。 2．光栅 (1)光通过光栅后，在接收屏上得到的光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。 (2)多缝干涉使得光栅衍射的亮条纹的亮度比单缝衍射时的更窄、亮度更亮。 (3)复色光经光栅衍射后会彼此分开，被分解形成彩色条纹。光栅作为分光器件，常被用于单色仪和光谱仪中。 【典例2】　(双选)关于光栅及其衍射图样，下列说法正确的是(　　) A．衍射光栅分为透射光栅和反射光栅 B．衍射光栅常被作为分光器件使用 C．衍射光栅形成的衍射图样没有单缝衍射形成的图样清晰 D．衍射光栅形成的衍射图样与光的干涉无关 AB　[衍射光栅分为透射光栅和反射光栅，选项A正确；白光通过光栅后能被分解并形成彩色条纹，因此衍射光栅常被作为分光器件使用，选项B正确；衍射光栅形成的衍射图样比单缝衍射形成的图样更窄、更亮、更清晰，选项C错误；光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果，选项D错误。] [跟进训练] 2．关于光的分辨本领，下列说法正确的是(　　) A．显微镜的透镜直径越小，分辨本领越强 B．显微镜的透镜直径越大，分辨本领 ... ...