一种同步移相干涉测量系统的误差研究
17:02:39& 来源：&
　　摘　要:根据偏振光的琼斯矩阵理论,分析了一种基于二维光栅分光的同步移相干涉测量系统的工作原理。从干涉系统、分光系统以及移相系统三个部分详细研究了该系统的误差产生原因和作用机理,并针对各种误差源提出了相应的解决办法,为同步移相干涉测量系统中光学元件的选择、光路的调整及其误差的补偿提供了理论依据。结果表明,干涉部分的误差影响较小,可以通过光路的设计降低分光部分的误差;移相系统的误差最大,必须要对移相误差进行标定。
　　1　引　言
　　目前在移相干涉测量领域中,有越来越多的场合需要检测、校准大中型光学件或光学系统,测试光程比较长,被测件和干涉仪不能放在同一个防震台上,无法进行实验室条件下的光学干涉测量。因此,如何消除干涉测量中环境振动的影响,实现在某些特殊情况下的光学测试,是光学干涉测试领域的重要研究课题之一[1~5]。
　　在移相干涉测量的抗振技术中,同步移相干涉测量技术由于同时在不同的空间位置上采集三幅以上的具有固定移相间隔(一般为90&)的移相干涉图,有效地避免了移相干涉测量过程中环境振动的影响,因此渐渐成为该课题研究的主要方向[6],如4D公司的系列掩模动态干涉仪[7]和SDI公司的In-telliumTMH2000 Fizeau型同步移相干涉仪[8]等。但由于同步移相干涉仪的结构同数字波面移相干涉仪不同,因此带来了额外的误差源,如同步移相干涉图之间的空间位置匹配误差、干涉图的光强匹配误差等[9]。同时由于元件性能不理想以及调整不善所带来的误差,仍然是制约同步移相干涉测量精度进一步提高的因素。因此,研究和确定同步移相干涉误差的来源及其作用机理,寻找抑制或消除各种误差的方法和途径,具有非常重要的理论和应用价值。
　　本文根据偏振光琼斯理论,讨论了基于二维光栅分光的同步移相干涉仪的各种元件性能误差和调整误差,研究了上述误差对干涉仪测量精度的影响,并提出了相应的解决措施。
　　2　基于二维光栅分光的同步移相干涉仪的结构和原理
　　如图1所示,基于二维光栅分光的同步移相干涉测量系统[10]由He-Ne激光器、1/2波片(G1)、扩束系统、偏振分光棱镜PBS、三个1/4波片(G2~G4)、标准参考面、二维正交全息光栅、透镜组、空间滤波光阑、偏振片组P1~P4以及CCD摄像机组成。系统要求三个&/4波片的快轴方向全部为与水平X轴方向成45&夹角。
　　根据偏振移相的干涉测量原理,可以得到探测器上四组干涉图的空间对应点(x,y)的光强分别为I1(x,y),I2(x,y),I3(x,y)和I4(x,y),由四步移相算法得到的被测波面在点(x,y)的被测相位为(省略常数项&/2):
　　3　同步移相干涉仪的误差分析
　　在由式(1)表示的测量结果中,假设所有的元件质量和调整位置是理想的,包括三个1/4波片G2~G4的相位延迟均为90&、G2~G4的快轴方向与水平方向均成45&、偏振分光棱镜PBS对s光全反射、对p光全透射、偏振片组中四个偏振片P1~P4的透振方向依次相差45&、在对干涉图进行空间一致性分割时完全不存在位置匹配误差等。事实上述所有因素都有可能存在误差。因此有必要对图1中的实验系统进行误差分析和研究,这样可以了解哪些器件的精确调整是提高精度的必要保证,对那些影响结果比较大的器件选择比较精密的元件,对关键的调整步骤采用更精密的调整方法。
　　3.1　干涉系统的误差分析
　　3.1.1　1/4波片G4的相位延迟误差
　　设四个波片的琼斯矩阵分别为G1~G4,PBS的反射矩阵和透射矩阵分别为RPBS和TPBS,参考镜的琼斯矩阵为R,被测镜的琼斯矩阵为T。设G4的相位延迟量误差为&4,则其相位延迟量为&/2+&4。令&=&/4+&4/2,则G4的琼斯矩阵为
　　将式(2)代入基于偏振移相干涉测量原理的琼斯矩阵中进行运算[11],可以得到被测波面在点(x,y)处的波面相位测量值&&,则被测量的相位差误差为
　　式(3)表示当G4的相位延迟误差一定时,其产生的波面面形检测误差随着真正波面相位差&的变化而变化,为&的周期函数。图2给出了当&4分别为1&和2&时面形测量结果误差与实际波面相位差之间的关系图。从图2可以看出,当&4为2&时,其产生的最大波面测量结果误差约为&/4000。目前大多数数字波面移相干涉测量的精度在&/100以下,而在实际生产中,&/4波片的相位延迟误差一般可以控制在2&以下,因此由G4的相位延迟误差产生的测量结果误差可以忽略不计。
　　3.1.2　1/4波片G4的方位角误差
　　系统中要求G4的快轴与水平X轴方向成45&夹角,但由于调整机构的调整精度,使得G4的快轴与水平X轴之间的夹角不是45&,设其为&/4+&4,同理G4的琼斯矩阵变为
　　从上式的结果可以发现,G4的方位角误差越大,其产生的测量结果误差越大。图3给出了当&4分别为1&和2&时面形测量结果误差与实际波面相位差之间的关系图。当方位角误差为2&时,其产生的最大误差约为3&/500,因此要求系统中G4的调整架比较精密,调整误差应控制在1&以下,此时因G4的方位调整误差所产生的最大测量误差约为3&/1000,可以忽略不计。
　　3.1.3　偏振分光棱镜PBS的质量误差
　　设PBS对p光和s光的反射和透射系数分别为rp,rs,tp和ts,则有
　　在实际生产中,通常能保证PBS对p光的反射率在5%以下,即r2p&0.05,s光的透射率低于1%,即t2s&0.01。图4表示当取它们的最大值时,即r2p=0.05和t2s=0.05 ,波面测量结果误差与实际波面相位差之间的关系图,可以看出最大误差约为&/20000。因此在实际测量中,由于PBS质量不完善所造成的测量结果误差可以忽略不计。
　　3.1.4　1/4波片G2与G3的相位延迟误差
　　当G2与G3的相位延迟量不是90&时,设它们的延迟量分别为&2和&3,则根据3.1.1相似的分析方法,可以得到最后的结果为
　　根据式(5)可知,当G2和G3存在一定的相位延迟误差时,对测量结果无影响,因此可以忽略不计。
　　3.1.5　1/4波片G2与G3的方位角误差
　　设G2和G3的快轴方向与水平X方向的夹角分别为&/4+&2和&/4+&3,则按照第3.1.2节同样的分析方法,可以得到最后的测量结果为tg&v=
　　即当G2和G3具有相同的快轴方位角误差时,对测量结果不会产生误差。因此在实际情况下,选用相同型号的G2和G3调整架,从而尽可能降低由于G2和G3的方位角误差所产生的测量结果误差。
　　3.2　分光系统的误差分析
　　分光系统包括二维正交全息光栅、透镜组以及空间滤波光阑。分光系统对于测量结果会产生误差的原因主要有两种情况:其一为由光栅和透镜产生的衍射波的波前畸变;其二则是由光栅形成的分光光强不均和四个通道中对光强吸收不一致导致的光强畸变。其中对于前者来说,因为分光系统处于参考光和测试光共光路部分,因此对参考光和测试光所产生的波前畸变是基本相同的,所以可以认为由光栅和透镜产生的波前畸变对测量结果无影响,主要考虑的是后者,即光强畸变所导致的测量误差问题。
　　当系统存在光强不匹配时,探测器上四组干涉图的空间对应点(x,y)的光强可以分别表示为
　　式中:I0表示理想的背景光强;Ni(i=1,2,3,4)分别表示在四幅干涉图上引起的光强畸变系数。这样对于微小的测量误差来说,有
　　可以看出,因为光强畸变引起的相位测量误差是一个以干涉条纹周期为周期的函数,振幅与光强畸变量Ni有关。
　　光强产生畸变的原因主要有:
　　(1)光栅的质量问题造成在所采用的四个衍射级上衍射效率不一致。
　　(2)四个分光路经过了不同的路径,对光的吸收不同。
　　本系统中,前者通过采用高质量的光栅,且让光垂直入射光栅表面来弥补因光栅周期畸变、光栅表面不光滑以及光栅材料不均匀所导致的衍射效率不对称问题;后者主要是通过将四个光路绕主光轴对称分布来解决,一般情况下这种误差很小,可以忽略不计。
　　3.3　移相的误差分析&&&偏振片组的等效方位角
　　误差与空间位置匹配误差所谓移相误差,即在执行移相算法前的四幅干涉图之间的移相量偏离了预先设定的90&,具有一定的偏差,假设偏差分别为&i(i=1,2,3,4),则在探测器上四组干涉图的空间对应点(x,y)的光强可以分别表示为
　　式中I0表示某一点的背景光强。这样再对式(15)做泰勒级数展开,并省略高次项后得到
　　从式(21)可以发现,因为由移相误差产生的测量结果误差也是一个周期函数,且周期为干涉条纹周期的一半,振幅与移相的误差量&i有关,同时移相误差的大小直接影响被测波面相位差的大小,因此这是最需要抑制的误差源之一。
　　在本实验系统中,产生移相误差的主要原因有以下两点:
　　(1)偏振片组的方位角没有依次准确相差45&时产生的误差,
　　(2)由干涉图的位置匹配误差等效成的移相误差。
　　3.3.1　偏振片组的方位角误差
　　对于偏振片组的方位角误差来说,移相误差等于对应于小偏振单元的方位角误差的两倍,因此测量结果的误差与偏振片组的方位误差之间仍然是直接的线形关系,需要尽可能的阻止和降低。而偏振片组的方位角误差为相邻偏振单元透光方向的夹角在垂直于主光轴的平面上的投影角度(非45&)。包括两种情况:偏振片组中的偏振单元实际透光方向之间的夹角不是45&;偏振片组平面未垂直于光轴放置。
　　如图5所示,假设相邻两个偏振单元的透振夹角为&,偏振片组所在平面(OAB)与主光轴的垂直平面(OA&B&)之间的夹角为&,&在OA&B&面上的投影角度为&,图中的矢量OA为单位矢量,那么有
　　因此当透光轴方向夹角为&且偏振片组平面不垂直于主光轴时,所形成的等效移相量为
　　即当偏振片之间的方位角产生误差时,所引起的移相误差为方位角误差的两倍。
　　(2)当&&0且特别地取&=&/2时,
　　此时当偏振片组平面倾斜达到10&,且对应两个偏振片方位角夹角为90&,即理论相移为180&时的实际移相量为
　　此时产生的移相误差&D&&1.77&,相邻干涉图之间的相移约为0.88&。
　　由1&的等效方位角误差导致的2&移相误差约形成&/180的面形测量误差,这一精度的测量误差对于通常的移相干涉测量将产生一定的影响,因此在实际操作中要求相邻偏振片组的实际透振方向夹角为45&0.5&,同时要求偏振片组平面与主光轴的垂面之间的夹角在10&以内。
　　3.3.2　干涉图的空间位置匹配误差
　　当某一干涉图相对其理论空间位置不一致时,这相当于产生了一定的移相误差。为了使分析简单起见,假设条纹为平行等距的条纹,每个条纹水平宽度为N个像素点,因此每个水平像素间隔所占有的相位差为2&/N,同时假设只有第一幅图存在位置匹配误差,大小为&Dx1,则其等效成的移相误差为
　　式中&Dx1的值在一两个像素之内,所以一般干涉条纹越密,相位的空间变化速度越快,由位置匹配误差产生的测量误差越大。因此,应该尽量将干涉条纹调整得稀少一点,一般使得整个视场只有一两根条纹。如果&Dx1=2个像素,采用512&512的CCD进行拍摄,每幅图的分辨率为256&256,通过调整可以达到每根干涉条纹的宽度为150像素点左右,此时波像差测量误差小于&/150。因此对于由干涉图的空间位置匹配误差等效成的移相误差来说,它的抑制方法可以采用提高CCD的分辨率来提高数据采集的精度,且尽量将干涉条纹调得稀疏一点以降低由单位像素位移误差产生的移相误差。
将本文分享至：|||||
【免责声明】本文仅代表作者个人观点，与中国计量测控网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以 及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
前沿的计量测试资讯海量呈现，高端的计量测试技术权威发布。
计测客户端下载
这里有计量领域最大的社交圈子，您可以在这里交流互动、拓展人脉、施展才华。iPhone
这里有计量领域最大的社交圈子，您可以在这里交流互动、拓展人脉、施展才华。Android
()()()()()()()()()()
新闻频道联系方式
:广告合作热线：010-
:联系邮箱：
Copyright & . All Rights Reserved 中国计量测控网 版权所有 &&&
京ICP备号-1 &&京公网安备079号&& 计测网客服：010-
&&邮编：100095 &&邮箱： &&广告业务QQ：&&客服QQ：
&&投稿QQ：高中物理 COOCO.因你而专业 ！
你好！请或
使用次数：0
入库时间：
杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由.
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.
(2)在（1）情况下，再加P1、P2，P1与P2透光方向垂直.
1）到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件（2）由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件
解析:（1）到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹.且由于线偏振片很薄，对光程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片吸收而减弱.
（2）由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象.
如果没有找到你要的试题答案和解析，请尝试下下面的试题搜索功能。百万题库任你搜索。搜索成功率80%/7该会员上传的其它文档：4 p.5 p.7 p.7 p.8 p.8 p.8 p.7 p.7 p.7 p.5 p.6 p.7 p.6 p.7 p.4 p.7 p.7 p.5 p.7 p.7 p.7 p.7 p.6 p.课时13.6光的偏振1.观察振动中的偏振现象,知道..课时13.6光的偏振1.观察振动中的偏振现象,知道只有横波才有偏振现象。2.知道偏振光和自然光的区别,能运用偏振知识来解释生活中一些常见的光学现象。重点难点:偏振光的概念、偏振光与自然光的区别,以及偏振光的应用。教学建议:本节主要《导学案》2015版高中物理（人教版选修3-4）教师用书：13.6光的偏振讲义相关文档专题rarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrarrar关于我们常见问题关注我们官方公共微信以下试题来自：
单项选择题一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振化方向成45°角。已知通过此两偏振片后的光强为Ι，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为（）。
为您推荐的考试题库
你可能感兴趣的试题
A．仍为明条纹
B．变为暗条纹
C．既非明纹也非暗纹
D．无法确定是明纹还是暗纹
A．净功增大，效率提高
B．净功增大，效率降低
C．净功和功率都不变
D．净功增大，效率不变
A．质元处于平衡位置时，其动能最大，势能为零
B．质元处于平衡位置时，其动能为零，势能最大
C．质元处于波谷处时，动能为零，势能最大
D．质元处于波峰处时，动能与势能均为零
A．W＞0，&DE＞0
B．W＜0，&DE＜0
C．W＞0，&DE=0
D．W＜0，&DE＞0
热门相关试卷
最新相关试卷新步步高学年高二物理人教版选修3-4每课一练：13.6&光的偏振&Word版含解析[数理化网]&&人教版
下载地址::
资料下载说明::
1、本网站完全免费，后即可以下载。每天登陆还送下载点数哦^_^
2、资料一般为压缩文件，请下载后解压使用。建议使用IE浏览器或者搜狗浏览器浏览本站，不建议使用傲游浏览器。
3、有任何下载问题，请。视频及打包资料为收费会员专用（20元包年，超值！），网站大概需要6万/年维护费。
文件简介::
13.6光的偏振1．横波中各点的振动方向总与波的传播方向________．纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在________________，______波有偏振现象．2．太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于________________上沿________方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的________相同，这种光是自然光．3．在垂直于传播方向的平面上，________________________________的光叫偏振光．平时看到的绝大部分光，都是不同程度的____________，自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光和折射光都是__________，入射角变化时________的程度也有变化．4．自然光通过偏振片(叫做起偏振器)之后，只有振动方向与偏振片的透振方向________的光波才能通过．也就是说：光通过偏振片后，在垂直于传播方向上，只沿着________________的方向振动．5．光的偏振现象说明了( )A．光是一种横波B．光是一种纵波C．光是一种电磁波D．光波的波长很短6．在垂直太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q.在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是( )A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱概念规律练知识点一 对偏振现象的理解1．如图1所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是( )图1A．此时A、B的透振方向平行B．只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零C．不论将A或B绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零D．将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零图22．如图2所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光( )A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光方法技巧练偏振现象应用的分析技巧3．在拍摄日落时分水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )A．减弱反射光，从而使景物的像清晰B．增强反射光，从而使景物的像清晰C．增强透射光，从而使景物的像清晰D．减弱透射光，从而使景物的像清晰4．市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片．查找资料或向有经验的人请教，回答以下问题．为什么不用普通的带色玻璃而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？利用偏振眼镜可以做哪些实验、哪些检测？1．光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹2．关于波的偏振现象，以下说法正确的是( )A．只有横波才能发生偏振现象B．只有纵波才能发生偏振现象C．只有振动方向与透振方向平行的光才能通过偏振片D．只有振动方向与透振方向垂直的光才能通过偏振片3.图3如图3所示，让自然光照到P偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向间的夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱( )A．0° B．30°C．60° D．90°4．让太阳光通过两块平行放置的偏振片，关于最后透射光的强度，下列说法中正确的为( )A．当两个偏振片透振方向垂直时，透射光强度最强B．当两个偏振片透振方向垂直时，透射光强度最弱C．当两个偏振片透振方向平行时，透射光强度最弱D．当两个偏振片透振方向平行时，透射光强度最强5．下面关于光的偏振现象的应用正确的是( )A．自然光通过起偏器后成为偏振光，利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向B．立体电影利用了光的偏振现象C．茶色眼镜利用了光的偏振现象D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响6．在杨氏双缝干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则( )A．光屏上仍有干涉条纹、但亮条纹的亮度减小B．光屏上仍有干涉条纹、但亮条纹的亮度增大C．干涉条纹消失，光屏上一片黑暗D．干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上7．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好产生完全偏振(反射光与折射光垂直)．因此，可以推断出玻璃的折射率为( )A.B.C.D.8．关于偏振现象和偏振光，下列说法中正确的是( )A．只有电磁波才能发生偏振现象，机械波不能发生偏振现象B．只有横波才能发生偏振现象，纵波不能发生偏振现象C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光题号12345678答案9.空气中的声波是否有偏振现象？10．在汽车上如何利用偏振片来减少夜间迎面开来的汽车车灯的眩光？11．为什么观众戴上一副特殊的眼镜就能够看到立体电影中的立体图像？第6节 光的偏振课前预习练1．垂直 同一直线上 横2．传播方向 一切 强度3．沿着某个特定的方向振动 偏振光 偏振光 偏振4．一致 某个特定5．A6．BD [P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱的．]课堂探究练1．AC [当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零，由此可知A、C选项正确．]2．ABD [太阳光是自然光，沿各个方向振动的光都有，所以在偏振片另一侧可看到透射光；沿竖直方向振动的光，与P的透振方向相同，能透过偏振光；沿与竖直方向成45°角振动的光，有部分能透过偏振片P，故A、B、D正确．]点评 当光的偏振方向与偏振片的透振方向相同时，透过偏振片的光最强，可与机械波的偏振现象相类比．3．A [让偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，减弱反射光进入镜头，使水下景物的像清晰．]4．见解析解析 两者的目的都是减少通光量，但普通带色玻璃改变了物体的颜色，而偏振片却没有，并且看景物的色彩柔和浓重．利用偏振片眼镜可以检验镜面反射光的偏振现象，可检测反射光和折射光的偏振方向．方法总结 在分析有关偏振现象应用的问题时，一般考查偏振光的振动方向与透振方向的关系：当偏振光的振动方向与透振方向相同时，通过偏振片的光最强，当垂直时最弱．课后巩固练1．D [在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定方向振动的光是偏振光，A、B选项反映了光的偏振特性，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象．]2．AC3．D [两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强，两偏振片透振方向垂直时几乎没有偏振光透过．]4．BD [如果两个偏振片的透振方向垂直，那么通过前面的偏振片的偏振光的振动方向跟后面偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过后面的偏振片，透射光的强度为零；同理，两偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最强．]5．ABD6．D [双缝后分别放置偏振片后，由于两个偏振片的透振方向相互垂直，不能出现干涉条纹，但仍有光照射到光屏上．]7．B [设入射角为θ1，折射角为θ2，由题意可知，要使反射光完全偏振需要折射光线与反射光线垂直．所以θ1＋θ2＝根据折射定律n＝＝＝＝＝，故B正确．]8．BD [只有横波才能发生偏振现象，而机械波中也有横波，当然也能发生偏振现象，A错误，B正确；我们通常看到的绝大部分光都是偏振光．自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光，C错误，D正确．]9．见解析解析 空气中的声波是纵波，而纵波没有偏振现象，所以声波不会发生偏振现象．10．在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故．如果在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题．从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里．而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的灯照亮的路面和物体．11．见解析解析 放立体电影时有左右两架放映机同时工作，如下图所示，在每架放映机前装有一块偏振镜子，其偏振方向互相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两束偏振光经屏幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏振眼镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振镜的偏振方向一致，右眼镜片跟右边放映机前偏振镜的偏振方向一致．这样，左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，两眼看到的画面略有差别，因而产生立体感．第7节 光的颜色 色散第8节 激光1．双缝干涉实验中，各种颜色的光的条纹间距不一样，说明不同颜色的光，波长________；白光干涉时，条纹是彩色的，说明白光是________________组成的．2．光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的________差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现____________；在另一些位置，两列波相遇后被相互削弱，于是出现____________．3．一束白光通过三棱镜后形成的光谱，由上到下的色光顺序为：红、橙、____、____、____、靛、紫．这说明白光是由这七种色光组成的复色光；透明物质对波长λ不同的光的偏折程度不同，折射率n也不一样，λ越小，n越____；又根据n＝，在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速________．4．激光具有高度的____________，激光的____________非常好，________特别高．利用激光的这些特点可以进行______________、精确测距，用激光来________、________，医学上可以用激光做“________”，还可进行________________．5．竖直的肥皂膜在单色光的照射下，表面会形成明暗相间的条纹，下列说法中正确的是( )A．干涉条纹基本上是竖直的B．干涉条纹基本上是水平的C．干涉条纹的产生是由于光在肥皂膜前后表面上反射的两列波叠加的结果D．干涉条纹是彩色的6．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率．下图哪个光路图可能是正确的( )概念规律练知识点一 薄膜干涉的成因及特点1．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧2．用如图1所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )图1A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持不变知识点二 折射时的色散及各色光的特性图23．如图2所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是( )A．红光的偏折最大，紫光的偏折最小B．红光的偏折最小，紫光的偏折最大C．玻璃对红光的折射率比紫光大D．玻璃中紫光的传播速度比红光大图34．如图3所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光．则( )A．玻璃砖对a光的折射率为B．玻璃砖对a光的折射率为1.5C．b光的频率比a光的频率大D．b光在玻璃中的传播速度比a在玻璃中的传播速度大知识点三 激光的特点及应用5．在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的( )A．亮度高B．平行性好C．单色性好D．波动性好6．日，美军空投传单，向伊军宣传说，美国利用卫星可以将地面状况看得一清二楚．而伊方称，已在首都布满了对空机关炮．(《华盛顿邮报》3月2日报道)试问：在战争爆发时，伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器( )A．瞄高些B．瞄低些C．沿视线直接瞄准D．若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些方法技巧练薄膜干涉条纹的分析技巧图47．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若将图示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )A．变疏B．变密C．不变D．消失图58．如图5所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的现象有如图所示的条纹中的P和Q情况，这说明( )A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起C．N的上表面A处向下凹陷D．N的上表面B处向下凹陷1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为( )A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同C．各色光的强度不同D．各色光通过双缝的距离不同图62．如图6所示，是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面3．光学镜头上涂的一层薄膜叫增透膜，以下说法不正确的是( )A．增透膜的作用是为了减少光的反射损失，增强透射光的强度B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的D．因为增透膜的作用能使黄绿光反射时相互抵消，而红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的透镜呈淡紫色图74．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图7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．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角图85．如图8所示，一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB以较大的入射角θ1入射，经过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中，若屏上的彩色光带先后全部消失，则( )A．红光最先消失，紫光最后消失B．紫光最先消失，红光最后消失C．紫光最先消失，黄光最后消失D．红光最先消失，黄光最后消失6.如图9所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从三棱镜的右边射出时发生色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则( )图9A．从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光B．从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光C．从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光D．从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光7．发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图10所示．现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则( )图10A．l1＜l0＜l2B．l1＞l2＞l0C．l2＞l1＞l0D．l2＜l1＜l08．如图11所示，图11两束平行的红光和紫光，相距为d，斜射到玻璃砖的上表面上(玻璃砖足够长)，当它们从玻璃砖的下表面射出时( )A．两条出射光线仍平行，但距离大于dB．两条出射光线仍平行，但距离小于dC．两条出射光线仍平行，距离仍为dD．两条出射光线将不再平行9．将激光束的宽度集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把诸如癌症、遗传疾病等彻底根除，在上述技术中，人们利用了激光的( )A．单向性B．单色性C．亮度高D．粒子性10．让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像，这是利用光的( )A．平行度好，可以会聚到很小的一点上B．相干性好，可以很容易形成干涉图样C．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量D．波长短，很容易发生明显的衍射现象11．一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ，c表示光在真空中的速度，下列说法中正确的是( )A．该光在真空中的波长为nλB．该光在真空中的波长为λ/nC．该光的频率为c/λD．该光的频率为c/nλ题号123456答案题号7891011答案12.用红光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹．在其他条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变________，如果改用白光做实验，在屏上将出现________色条纹．13．利用激光遇到物体发生反射，可以测定物体的有关参量．如图12甲所示，B为固定的激光发生器和接收器于一体的装置，C为一辆在水平地面上做匀速直线运动的小车，现使B对准匀速行驶的小车C，使B每隔固定时间T0发射一激光脉冲，如图乙所示中幅度大的波形，而B接收到的由小车C返回的激光脉冲为如图乙所示幅度较小的波形．发射、接收激光脉冲的时间间隔如图乙所示，T0、T、ΔT均为已知，则根据所给信息判断小车的运动方向为______(填“向左”或“向右”)，速度大小为______．(光速为c)甲乙图1214．应用激光平行性好的特性，可以精确地测量距离．对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到的反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离．若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56s，则月球到地球的距离大约是________km.15．把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让某种单色光从上方射入(图13甲)，这里可以看到明暗相间的同心圆(如图乙所示)．这个现象是牛顿首先发现的，这个同心圆叫做牛顿环．试探究牛顿环出现的原因．为了使牛顿环的直径大些，应该选用表面弯曲得厉害些的凸透镜，还是选用表面不太弯的凸透镜？试叙述你选择的理由．图1316．如图14所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ图14置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心，由于复色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对两种单色光的折射率分别为n1＝和n2＝，求：(1)这两个光斑之间的距离；(2)为使光屏上的光斑消失，复色光的入射角至少为多少？第7节 光的颜色 色散第8节 激光课前预习练1．不同 多种色光2．路程 亮条纹 暗条纹3．黄 绿 蓝 大 越慢4．相干性 平行度 亮度 光纤通信 切割 焊接 光刀 全息照相5．BC [薄膜干涉条纹的产生是薄膜的前表面与后表面反射来的光叠加所产生的，同一明条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方，膜非常薄，条纹基本是水平的，由于光是单色光，不会发生色散，故选B、C.]6．B [由于a光的频率小于b光的频率，a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率，由两种单色光进入玻璃后偏折程度不同，可判定B正确．]课堂探究练1．D [当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象．如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的．如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强．减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹．]点评 薄膜干涉时不一定会看到干涉条纹，关键要把握干涉现象的实质：光的叠加使某些地方的光振动加强，另一些地方的光振动减弱，此时出现条纹；或使某种色光振动加强，另一些色光振动减弱，这时只呈现某种色彩，如增透膜，这都是干涉现象，只有把握实质，才能灵活应对各种干涉情况．2．D [竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确．]点评 竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，旋转改变不了薄膜上薄下厚的特点，肥皂膜干涉是等厚干涉，同一厚度处产生的干涉条纹在同一级次上．3．B [由光的色散知识可知，红光的偏折最小，紫光的偏折最大，玻璃对红光的折射率比紫光小，玻璃中紫光的传播速度比红光小．]点评 不同频率的光，在同一种介质中传播时，折射率不同，频率越大，折射率越大．由v＝可知，折射率越大，波速越小．4．AC [a光的折射率n＝＝，故A正确、B错．由题图可知，a光的偏折程度比b光的小，所以a光的频率小，折射率也小，由n＝可得v＝，a光在玻璃中的传播速度比b光的大，故C正确、D错．]点评 (1)折射率n＝中分子上的角为空气中的角；分母上的角为玻璃中的角．(2)光的频率越大，折射率越大；光在介质中的传播速度v＝.5．C [频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光．故本题的正确答案是C.]点评 由发生双缝干涉的条件是频率相同、相位差恒定，以及激光的单色性好、频率单一的特点，很快得出正确选择．6．C [空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路可逆，两者的光路相同．因此，A、B错，C对．D选项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知应瞄低些方能射中，故D错．]点评 激光遵循的折射规律与普通光相同．7．A [光线在空气膜的上下表面上反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹．设空气膜顶角为θ，d1、d2处为两相邻亮条纹到下表面的距离，如图所示，则两处光的路程差分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2.因为δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ.设条纹间距为Δl，则由几何关系得：＝tanθ，即Δl＝.当抽去一张纸片时，θ减小，Δl增大，即条纹变疏．]方法总结 两相干线光源发出的两列光到达某点的光程差为Δr，当Δr＝kλ(k＝0,1,2，…)时，产生亮条纹；当Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，产生暗条纹．8．BC [空气厚度从左向右依次增大，则两表面的反射光其路程差自左向右依次增大．当Δr＝nλ时，出现明条纹，当Δr＝λ时，出现暗条纹．同一条纹上的各点对应的厚度相同(类比于地理上的等高线)，当条纹向左弯曲(P)说明等高线向左移动，即现在A处的高度和A处右边点的高度相同，因此高度变大，A处下凹．当条纹向右弯曲(Q)，说明等高线右移，即现在B处的高度和左边点的高度相同，B处上凸．B、C正确．]方法总结 同一条明条纹(暗条纹)上各点对应的空气膜的厚度相同．向楔形空气膜薄处弯曲则向下凹陷，向空气膜厚处弯曲则向上凸...
亲！请或新用户？
版权声明：1、本站资料大部分为网络收集整理、购买、会员上传。如有侵权，请本着友好方式发邮件给我们，我们均无条件删除。无共享精神者，也请勿使用本站资料！2、部分资料为收费会员下载，目的促进资源共享，您可以通过提供原创或自编资料获取。如有任何因为资料搞事者或者勒索本站者，本站将坚决奉陪。
CopyRight&书利华教育网
------E-mail:(#改为@即可) QQ:
旺旺：lisi355}