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光（干涉、衍射、偏振、全反射）讲义（学霸版）
课程简介：PPT(第 1 页)：同学好，我们又见面了，上次课讲的内容
巩固好了么，要是感觉有什么问题，可以课后和我联系，我们今天的
内容是关于光（干涉、衍射、偏振、全反射）的相关概念和知识点，
让我们来一起看一下。
PPT(第 2 页):光（干涉、衍射、偏振、全反射）部分是选修 3-4 的重
点内容，主要考察内容就是概念理解和几何光学的应用，同学要重视
条件和特点，在这个基础上进行题型巩固。
PPT(第 3 页):我们看一下目录，还是老样子，梳理知识体系和解决经
典问题实例。
PPT(第 4 页)：我们先来看一下知识体系的梳理部分。
PPT(第 5 页)：这是我们关于光（干涉、衍射、偏振、全反射）的总
框架，主要包括两大部分：光的干涉、衍射和偏振和光的折射、全反
射。
PPT(第 6 页)：OK，我们先说光的干涉。
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。
2.两种典型的干涉：
(1)杨氏双缝干涉。
①原理如图 1 所示。②明、暗条纹的条件
(Ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
a.光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现明条
纹。
b.光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)λ/2(k＝0，1，2，…)，光屏上
出现暗条纹。
(Ⅱ)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相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝lλ/d。
(2)薄膜干涉。
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)纹对应薄膜的厚度相等。
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。
PPT(第 7 页)：再看一下光的衍射
1.光的衍射
(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，
甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
(2)衍射条纹的特点：
①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。
单缝衍射 圆孔衍射
中央为亮且宽的条纹，两侧为 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周
单色
明暗相间的条纹，且越靠外， 围分布着明暗相间的同心圆环，
光
亮条纹的亮度越弱，宽度越小 且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小；②亮环或暗环间
的距离随圆孔半径的增大而减小
中央为亮且宽的白色条纹，两
侧为亮度逐渐变暗、宽度变窄
中央是大且亮的白色亮斑，周围
白光 的彩色条纹，其中最靠近中央
是不等间距的彩色的同心圆环
的色光是紫光，离中央最远的
是红光
②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(选填“透明”或“不透明”)
的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还
有不等间距的明暗相间的圆环)。
PPT(第 8 页):好，我们再来看看偏振 。
2.光的偏振现象
(1)偏振
光波只沿某一特定的方向的振动。
(2)自然光
太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方
向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做
自然光。
(3)偏振光
在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振
证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
PPT(第 9 页)：在看一下相关的考点，首先是光的干涉及衍射。
两种现象
单缝衍射 双缝干涉
比较项目条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
不同
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
点
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、
相同点
衍射都有明暗相间的条纹
PPT(第 10 页)：在看一下相关的考点，首先是光的偏振现象。
自然光和偏振光的比较
自然光(非偏振光) 偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
在垂直于光的传播方向的平面 在垂直于光的传播方向的
光的振动方向 内，光振动沿任意方向，且沿各 平面内，光振动沿特定方
个方向振动的光的强度相同 向
PPT(第 11 页)：在看一下光的折射和全反射部分。
光的折射：1.折射现象
光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图
1 所示。
2.折射定律
(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与
入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
(2)表达式：(sinθ1)/sinθ2＝n12，式中 n12 是比例常数。
3.折射率
(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。
(2)定义式：n＝(sinθ1)/sinθ2，不能说 n 与 sin θ1 成正比，与
sin θ2 成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
(3)计算公式：n＝(c)/v，因 v <c，故任何介质的折射率总大于 1。
PPT(第 12 页)：再看一下光的全反射部分，1.全反射
(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，
折射光线将消失，只剩下反射光线的现象。
(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于等于临界角。
(3)临界角：折射角等于 90°时的入射角。若光从光密介质(折射率
为 n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为 C，则 sinC＝1/n。
介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
2.光导纤维
光导纤维的原理是利用光的全反射。
PPT(第 13 页)：我们再看看测定玻璃的折射率这块内容。1.实验原理：
用插针法找出与入射光线 AO 对应的出射光线 O′B，确定出 O′点，
画出折射光线 OO′，然后测量出角θ1 和θ2，代入公式计算玻璃的
折射率。
2.实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、
长方形玻璃砖。
3.实验过程：
(1)铺白纸、画线。
①如图 2 所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线 aa′作为界面，过 aa′上的一点 O 画出界面的法线 MN，并画一条
线段 AO 作为入射光线。
②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟 aa′对齐，画出玻璃砖的
另一条长边 bb′。
(2)插针与测量。
①在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2，透过玻璃砖观察大头
针 P1、P2 的像，调整视线的方向，直到 P1 的像被 P2 挡住，再在观
察的这一侧依次插两枚大头针 P3、P4，使 P3 挡住 P1、P2 的像，P4
挡住 P1、P2 的像及 P3，记下 P3、P4 的位置。
②移去玻璃砖，连接 P3、P4 并延长交 bb′于 O′，连接 OO′即为折
射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON。
③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表
格中。
④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据。
PPT(第 14 页)：这是我们的总图，因为图片有点大，可以下载原图下
来进行研究。
PPT(第 15 页)：接下来我们来一起看一下经典题型部分，注意我们在
梳理过程中，也应该将我们经常遇到的经典知识点也梳理上去，这样
才能既梳理巩固清楚知识体系，也能清楚出题目的方向。
PPT(第 16—17 页)：第 1 题和答案。
PPT(第 18—19 页)：第 2 题和答案。
PPT(第 20—21 页)：第 3 题和答案。PPT(第 22 页)：回顾落实。看完视频题目后，有没有学会如何运用知
识体系来解题？我们再次总结一下梳理知识体系的重要性吧。
PPT(第 23 页)：再来回顾下我们的要点：
①干涉现象是两个相干光源在一点发生汇聚，发生干涉的点到两个光
源距离只差为波长的整数倍；
②光具有波动性，所以具有衍射等性质；
③全反射性质和折射定律一般用于几何光学，做题过程中要画清光路
图。
在这中间我们有些小小的提醒：
①折射定律要注意是真空中的光速除以光密介质中的光速；
②发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质；
PPT(第 24 页)：课后作业布置，请认真完成我们准备的题目，因为对
应的题型可以充分的对咱们学习内容进行很好的巩固和加强，所有题
目难度不是太大，但是是对所学内容非常好的融汇与渗透，也是对学
习效果非常好的检验。在解答过程中一定要仔细哦。
PPT(第 25 页)：谢谢同学，我们下次再见！
