高中物理 第十三章 第三节 光的干涉学案 新人教版选修34.doc

第十三章 光3.光的干涉【学习目标】（1）认识光的干涉现象及产生光干涉的条件；（2）理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征；（3）用波动说来说明明暗相间的干涉条纹【重点难点】双缝干涉产生的条件，认识干涉图样的特征。双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件。【课前预习】一、 杨氏双缝干涉实验1.1801年，英国物理学家（17731829）在实验室里成功的观察到了光的干涉2.双缝干涉实验（1）实验过程：让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，他们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间相互叠加发生干涉.(2)实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹（3）实验结论：证明光是一种波.(4)现象解释：s1、s2相当于两个频率、相位和振动方向相同的波源，当两个光源与屏上某点的距离只差等于半波长的偶数倍时（即恰好等于波长的整数倍时），两列光波在这点相互加强，出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光波在这点相互减弱,出现暗条纹。二、光产生干涉的条件1.干涉条件：两列波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定2.相干光源：发出的光能够产生干涉的两个光源。三、双缝干涉条纹特征一系列平行的明暗相间的等间距条纹；各级明暗纹在中央明纹两侧对称分布。 相邻亮条纹或相邻暗条纹间的距离为；各种色光的波长由长到短的顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫频率由低到高的顺序依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫【预习检测】1平行光照射在双缝上，在屏上得到干涉条纹，当 （ ）a双缝到屏的距离增大时，干涉条纹间距也增大b双缝间距减小时，干涉条纹间距也减小c波长变短，保持光强不变时，则条纹间距也不变d波长不变，光强减弱时，则条纹间距也不变2如果把杨氏双缝干涉装置从空气中移到透明液体中做实验，同样条件下则条纹宽度 （ ）a增大b减小c不变d缺少条件，无法判断图33双逢干涉实验装置如图3所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为l，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是( )a若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化b若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹c若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹d若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将将不会发生变化【参考答案】【预习检测】1.a,d 2.b 3.b,c 堂中互动【典题探究】例1能产生干涉现象的两束光是（ ）a频率相同、振幅相同的两束光b频率相同、相位差恒定的两束光c两只完全相同的灯光发出的光d同一光源的两个发光部分发出的光分析：比例考察的是对“相干条件”的了解解答：只有频率相同、相差恒定、振动方向相同的光波，在它们相遇的空间里能够产生稳定的干涉，观察到稳定的干涉图样，但是，光波并不是一列连续波，它是由一段段不连续的具有有限长度的所谓“波列”组合而成的，并且波动间的间歇也是不规则的。两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光（实际上严格的单色光并不存在），也不能保持有恒定的相差。因此，为了得到相干光波，通常是把同一光源发出的一束光分成两束。杨氏双缝干涉实验中，所以在光源和双缝间设置一个狭缝，就是让点光源发出的一束光，先经第一个缝产生衍射，使得由双缝得到的两束光成为相干光波。光源发光是以原子为发光单位的，由前面分析可知，我们无法使两只完全相同的灯泡、同一光源的两个发光部分发出频率相同、相差恒定的光。这样的光源不会产生稳定的干涉现象，无法观察到干涉图样。所以应选b。例2如图所示是双缝干涉实验装置，屏上o点到双缝s1、s2的距离相等。当用波长为0.75m的单色光照射时，p是位于o上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6m的单色光做实验，p处是亮纹还是暗纹？在op之间共有几条暗纹？分析：p点是暗纹还是暗纹，关键取决于p到s1和s2的路程差r=r2r1；p是第几级明（暗）纹，关键取决于r是光波长（半波长）的多少倍。解答：当用波长为1=0.75m单色光时p为o上方第二条亮纹，所以p到双缝s1、s2的距离差r=21=20.75m=1.5m.改用2=0.6m.的单色光时，路程差r=2，所以p和为暗纹，从o到p路程差由零逐渐增大，必有路程差为和2的两点，即op之间还有两条暗纹。例3 试分析白光通过双缝在屏上的干涉图样。 解：由图可知各种色光到屏中间o的光程差均为零，所以各种色光在o点全部是加强点，这些加强的各种色光合成后为白色明亮光带。由o向p移动，光程差由零逐渐增大，因可见光中紫光波长最短，单看暗纹情况，最先出现的是紫光暗纹。再依次出现靛、蓝、绿、黄、橙、红暗纹，同时单看亮纹时最先出现的亮纹也是紫色亮纹，再依次出现靛、蓝、绿、黄、橙、红亮纹。综合上述分析：白光通过双缝在屏上的干涉图样是中央为白亮纹，两边是对称的明暗相间的彩色条纹，并且同种色光的亮纹间距相等。例4用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点p到双缝的路程差，当单色光波长时，p点将形成亮纹还是暗纹，若单色光波长呢？此时在中央亮纹和p点之间有几条暗纹？答案：亮纹；暗纹，两条 例5如下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用的单