光学里头光的波动性属于不太容易令人理解明白的部分内容, 然而高考对此要求处于一级水平, 着重考查基础知识和基本技能, 是在高考当中差不多年年都会现身并且应当尽力获取分数的知识, 就像2010年高考北京卷理综物理部分的第14题那样: 针对红、黄、绿、蓝这四种单色光, 以下表述正确的是( )。
A.在相同介质中高中物理机械波的计算，绿光的折射率最大 B.红光的频率最高
C.在相同介质中高中物理机械波的计算钓鱼网，蓝光的波长最短 D.黄光光子的能量最小
【答案】C
【解析】红、黄、绿、蓝这四种单色光, 它们的频率是依次增大的, 光速从真空进入介质的时候, 其频率是不会发生改变的, 所以B选项是错误的。通过色散这种相关现象能够知道, 同一介质对于那些频率比较大的光, 会有较大的折射率, 因此A选项是错误的。频率较大的光, 不管是在真空中还是在介质当中, 其波长都是比较小的, 而蓝光的波长是最短的, 所以C选项是正确的。由于频率大, 那么光子的能量也就是大的, 故而D选项是错误的。
再比如说, 在2010年高考全国卷Ⅱ之中的第20题, 频率不一样的两束单色光1跟2, 以相同的入射角, 从同一个点射进一厚玻璃板之后 , 其光路就如其右面的图所示 , 下列说法正确的是( )。
A.单色光1的波长小于单色光2的波长
B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C.对于单色光1而言, 其通过玻璃板这件事所需的时间, 是小于单色光2通过玻璃板所需的时间的, 是这样的情况。
D.存在着单色光1, 它从玻璃到空气时, 有着全反射临界角, 此临界角小于另一种单色光2从玻璃到空气时的全反射临界角。
【答案】A、D
分析可知, 题图显示, 1的光线的折射率较大些, 其频率也较大, 波长却较小。在介质里传播速度较小, 故而产生全反射的临界角较小。选项A、D是正确的, B错误。依据n = -, 在玻璃中传播的距离l = -, 传播速度 = -, 所以光在玻璃中传播的时间t = - = - = -, 1光线的折射角较小, 所经历的时间应当长些, 选项C错误。
从上能够看出, 高考着重考查光的折射率、频率、速度、波长以及临界角等一系列概念和公式, 强化这一部分内容的反复记忆乃是不会失分的关键所在。现在把光的波动性总结为以下这些:
一、光的干涉
有两个振动情况始终相同的波源, 也就是相干波源, 这便是光的干涉的条件了, 而相干波源的频率是必须一样的。形成相干波源存有两种办法: 其一, 利用激光, 这是由于激光发出的是单色性极其良好的光；其二, 设法把同一束光分成两束, 如此一来两束光都源自同一个光源, 所以频率必定相等。下面4个图分别是借助双缝、借助楔形薄膜、借助空气膜、借助平面镜形成相干光源的示意图形。
1.干涉区域内产生的亮、暗纹
其一, 亮纹, 屏上存在某一点, 该点到双缝的光程差, 等于波长的整数倍, 而这整数倍也可以表述为半波长的偶数倍, 也就是δ=nλ, 其中n, 取值为0, 1, 2……。
⑵暗纹, 屏上存在某个特定的点, 该点到双缝的光程差, 等于半波长的奇数倍, 也就是δ等于负的(2n - 1), 其中n取值为0, 1, 2, 等等。
2.相邻亮纹或者暗纹之间的那个距离x等于负的λ还与λ成正比, 利用这个公式能够测定单色光的波长, 当用白光去做双缝干涉实验之际, 因为白光里面各种色光的波长是不一样的, 并且干涉条纹的间距也不相同, 所以在屏的中央呈现出的是白色亮纹, 而在两边会出现彩色条纹。
(周六继续刊登)