2．電磁波按波長(zhǎng)由大到小的順序排列為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射級(jí)、γ射線，除可見光外，相鄰波段都有重疊。

1、光的干涉與衍射充分地表明光是一種波，光的偏振現(xiàn)象又進(jìn)一步表明光是橫波。麥克斯韋對(duì)電磁理論的研究預(yù)言了電磁波的存在，并得到電磁波傳播速度的理論值3.11×108m/s，這和當(dāng)時(shí)測(cè)出的光速3.15×108m/s非常接近，在此基礎(chǔ)上麥克斯韋提出了光在本質(zhì)上是一種電磁波，這就是所謂的光的電磁說。赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測(cè)出其波長(zhǎng)與頻率，進(jìn)而得到電磁波的傳播速度，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的電磁說。

(1)自然光。太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。

(2)偏振光。自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，叫偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通�？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光。

(3)只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。各種電磁波中電場(chǎng)E的方向、磁場(chǎng)B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。

(4)光波的感光作用和生理作用主要是由電場(chǎng)強(qiáng)度E引起的，因此將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)。

[例7]如圖所示，讓太陽光或白熾燈光通過偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P和Q，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：

A.光是電磁波　　 B.光是一種橫波

C.光是一種縱波　 D.光是概率波

[分析]太陽光或白熾燈發(fā)出的光是自然光，它包含有垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，且沿著各個(gè)振動(dòng)方向的光強(qiáng)相同。當(dāng)這種光經(jīng)過偏振片后，就變成了偏振光，即只有振動(dòng)方向與偏振片透振方向平行的光通過了偏振片P，形成偏振光，這種偏振光傳到偏振片Q時(shí)，當(dāng)偏振片P和Q透振方向平行時(shí)，會(huì)完全穿過，垂直時(shí)不會(huì)穿過，透射程度與二偏振片的透振方向間的夾角有關(guān)，因此才出現(xiàn)題中所述的現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明：光是一種橫波。[答案]B

[例8]有關(guān)偏振和偏振光的下列說法中正確的有　　　　 　

A.只有電磁波才能發(fā)生偏振，機(jī)械波不能發(fā)生偏振

B.只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振

C.自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠�振�?/p>

D.除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通�？吹降慕^大部分光都是偏振光

解：機(jī)械能中的橫波能發(fā)生偏振。自然光不一定非要通過偏振片才能變?yōu)槠�振光。本題應(yīng)選BD。

4．產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比或比光的波長(zhǎng)�。�

小結(jié)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，但存在明顯的區(qū)別：

單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側(cè)條紋逐漸變窄變暗，干涉條紋則是等間距，明暗亮度相同。 白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。

[例5]某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)，你認(rèn)為正確的是

A.若狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行

B.若狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與狹縫垂直

C.衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)

D.衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)　　　 [答案] ACD

[例6]平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說法中正確的有　　　　

A.在衍射圖樣的中心都是亮斑　　　　

B.泊松亮斑中心亮點(diǎn)周圍的暗環(huán)較寬

C.小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑

D.小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的　　　

解：從課本上的圖片可以看出：A、B選項(xiàng)是正確的，C、D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。

3．　 各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。

2．泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的極小圓板上時(shí)，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑。當(dāng)形成泊松亮斑時(shí)，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。

1．　 光的衍射現(xiàn)象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象．

2.全反射應(yīng)用與棱鏡

[例14] 如圖所示，AB為一塊透明的光學(xué)材料左側(cè)的端面。建立直角坐標(biāo)系如圖，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向均勻減小。現(xiàn)有一束單色光a從原點(diǎn)O以某一入射角θ由空氣

射入該材料內(nèi)部，則該光線在該材料內(nèi)部可能的光路是下圖中的哪一個(gè)

A.　　　　　　 B.　　　　　　 C.　　　　　　 D.　　　　　　　　

解：如圖所示，由于該材料折射率由下向上均勻減小，可以設(shè)想將它分割成折射率不同的薄層。光線射到相鄰兩層的界面時(shí)，如果入射角小于臨界角，則射入上一層后折射角大于入射角，光線偏離法線。到達(dá)更上層的界面時(shí)入射角逐漸增大，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)發(fā)生全反射，光線開始向下射去直到從該材料中射出。

[例15]如圖所示是三種不同煤質(zhì)疊放在一起，且界面互相平行．媒質(zhì)l的折射率n₁＝l，媒質(zhì)2的折射率n₂=1．5，媒質(zhì)3的折射率n₃=1．3，現(xiàn)有一束單色光射到界面I上，則下列判斷正確的是(　　　 )

A．該光束可能在界面I上發(fā)生全反射　　

B．該光束可能在界面Ⅱ上發(fā)生全反射　　

C．該光束可能在界面Ⅲ上發(fā)生全反射　　

D．該光束在三個(gè)界面上均不能發(fā)生全反射

　　 解析：光束是由媒質(zhì)I而進(jìn)入其它媒質(zhì)的，由題意可知媒質(zhì)I的折射率最小，入射角θ₁＜90．三個(gè)界面互相平行，那么在同一煤質(zhì)中的折射角一定等于入射角．由折射的知識(shí)可得：n₁sinθ₁= n₂sinθ₂= n₃sinθ₃，而n₂＞n₃＞n₁，所以，θ₂＜θ₃＜θ₁＜90⁰，也就是說在三個(gè)界面上均不會(huì)發(fā)生全反射．

[例17] 如圖所示，一束平行單色光a垂直射向橫截面為等邊三角形的棱鏡的左側(cè)面，棱鏡材料的折射率是。試畫出該入射光射向棱鏡后所有可能的射出光線。

解：由折射率為得全反射臨界角是45°。光線從左側(cè)面射入后方向不發(fā)生改變，射到右側(cè)面和底面的光線的入射角都是60°，大于臨界角，因此發(fā)生全反射。反射光線分別垂直射向底面和右側(cè)面。在底面和右側(cè)面同時(shí)還有反射光線。由光路可逆知，它們最終又從左側(cè)面射出。所有可能射出的光線如圖所示。

[例18]平行光束垂直射在等腰玻璃棱鏡的底面上，如圖所示．如果在離棱鏡距離L＝100cm處放一個(gè)屏M。在屏幕中央形成寬為2 d=1cm的暗斑．求棱鏡的折射角α。玻璃的拆射率n=1．57，底面大小為2a＝5 cm。

　 解析：作出這束平行光經(jīng)過玻璃棱鏡后的光路圖如圖所示．從圖中的光路圖可知，棱鏡的上半部的折射光線與入射光線的夾角為θ，入射角為α，折射角為β(圖中沒有畫出)，由于α很小，由折射定律可得m=sinβ/sinα＝β／α，

θ-β＝(n－l)而　 tgθ＝(a+d)／L=3×10^－2　

θ=3×10^－2rad　　

α＝θ／(n－l)＝3×10^－2／(1．57－1)rad＝5．26×10^－2rad=3⁰

1.邊作圖邊計(jì)算

有關(guān)光的折射和全反射，在解題時(shí)首先要判斷是否發(fā)生全反射，在確定未發(fā)生全反射的條件下，再根據(jù)折射定律確定入射角或折射角．要把計(jì)算和作圖有機(jī)地結(jié)合起來，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算反射角、折射角，算一步畫一步，畫一步在根據(jù)需要算一步。作圖要依據(jù)計(jì)算結(jié)果，力求準(zhǔn)確。

[例11]如圖所示，一圓柱形容器的底部有一凹面鏡，其主軸與圓柱形容器的軸線重合，一點(diǎn)光源S射向凹面鏡的光線，經(jīng)凹面鏡反射平行于主軸，當(dāng)往容器中注入水后，水面在點(diǎn)光源與凹面鏡之間，要使點(diǎn)光源S射向凹面鏡的光線，以凹鏡反射后互相平行，則點(diǎn)光源就沿主軸．

　　 A．適當(dāng)提高； B．適當(dāng)降低； C．不動(dòng) ；D．無法確定移動(dòng)方向；

解析：點(diǎn)光源射向水面的光線要發(fā)生一次折射，再射到凹面鏡上發(fā)生反射，反射的光線互相平行．由光路可逆，設(shè)光線平行于主軸射向凹面鏡，在凹面鏡反射后射向水面，在水面上發(fā)生折射，由圖可知，S^/在S的下方，說明了點(diǎn)光源S應(yīng)適當(dāng)降低．

[例12] 直角三棱鏡的頂角α=15°, 棱鏡材料的折射率n=1.5，一細(xì)束單色光如圖所示垂直于左側(cè)面射入，試用作圖法求出該入射光第一次從棱鏡中射出的光線。

解：由n=1.5知臨界角大于30°小于45°，邊畫邊算可知該光線在射到A、B、C、D各點(diǎn)時(shí)的入射角依次是75°、60°、45°、30°，因此在A、B、C均發(fā)生全反射，到D點(diǎn)入射角才第一次小于臨界角，所以才第一次有光線從棱鏡射出。

[例10]abc為全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，如圖23-3所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射，若光線入射點(diǎn)O的位置不變，改變光線的入射方向(不考慮bc面反射的光線)(　　 )

A、使入射光線按圖所示的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紅光將首先射出。

B、使入射光按圖中所示的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光將首先射出

C、使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面

D、使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出ab面

解答：白光是由紅到紫七種色光組成，同一種介質(zhì)對(duì)它們的折射率，從紅光到紫光逐漸增大。從同一介質(zhì)射向空氣發(fā)生全反射的臨界角不同。由公式，n越小，C越大。紅光折射率最小，則臨界角最大。光垂直入射ac面，在ab面發(fā)生全反射，則臨界角c≤45°，紫光折射率最大，則臨界角最小。當(dāng)入射光沿順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，通過ac面折射后，射到ab面的入射角減小，首先小到紅光臨界角以下，紅光先射出ab面。當(dāng)入射光沿逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，通過ac面折射后，射到ab面的入射角增大，不可能有光從ab面射出。