鲁科版选修34 光的干涉 第1课时 学案.docx

4.1光的干涉学习目标重点难点1认识光的干涉现象及光发生干涉的条件。2理解光的干涉条纹的形成原因及干涉现象的本质，认识干涉条纹的特征。3了解光的干涉条纹的特点，理解用双缝干涉测光波波长的原理。4知道薄膜干涉是如何获得相干光源的，了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用。重点：光的干涉条件及干涉现象的本质。难点：光的干涉条纹的形成原因以及干涉条纹的特点，薄膜干涉产生的原因。一、杨氏双缝干涉实验1物理史实1801年，英国物理学家_成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性。2双缝干涉实验（1）实验现象在屏上得到_的条纹。（2）实验结论证明光是一种_。（3）现象解释当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_倍时（即恰好等于波长的_倍时），两列光波在这点相互加强，出现_；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_倍时，两列光波在这点_，出现暗条纹。预习交流1如何得到两个一样的光源？二、光产生干涉的条件1干涉条件两列光的_相同、振动方向相同、相差恒定。2相干光源发出的光能够产生干涉的两个光源。预习交流2在双缝干涉实验中，如果入射光用白光，在两条狭缝上一个用红色滤光片（只允许红光通过）遮挡，一个用绿色滤光片（只允许绿光通过）遮挡，试想：屏上还有干涉条纹吗？最好亲自实践探究一下。三、薄膜干涉1像的形成肥皂膜可以认为是一个棱镜，液膜上的像是液膜前后两个面_的光形成的。2彩色条纹的形成当用白光照射肥皂膜时，在膜上不同位置满足_的加强条件。预习交流3在演示竖直放置的薄膜干涉实验时，应从哪个角度观察干涉条纹？答案：预习导引一、1托马斯杨2（1）明暗相间（2）波（3）偶数整数明条纹奇数相互削弱预习交流1：答案：用单色光先照射单缝，从单缝出来的光再照射相距比较近的双缝，从双缝出来的两列光，就是一样的相干光源。二、1频率预习交流2：答案：屏上不会有干涉条纹，因为双缝用红绿滤光片遮挡后，透过的两束光频率不相等，就不是相干光源了，不会再发生干涉。三、1反射2不同色光预习交流3：答案：眼睛应与光源在同一侧才能看到干涉条纹，因为条纹是由膜的前、后两表面反射的光干涉形成的，不是通过膜的透射光形成的。一、杨氏双缝干涉实验原理透析1各种机械波在条件满足时都能观察到稳定的干涉图样，如果光是一种波，要发生干涉现象需要满足什么条件？2在光的双缝干涉实验中，让一束红色激光（单一频率的光）照射挡板上的两条平行的狭缝，在后面的屏上观察到光的干涉现象，两狭缝为什么需相距很近？杨氏那时没有激光，他用什么方法获得相干光源的？3为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象？4光的干涉现象对光的本性的认识有什么意义？在双缝干涉实验中，光屏上某点p到双缝s1和s2的路程差为7.5107 m，如果用频率为6.01014 hz的黄光照射双缝，试问：（1）该黄光的波长是多少？（2）试通过计算分析p点出现亮条纹还是暗条纹？（1）判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源（双缝）的路程差（光程差）与波长的比值。（2）要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹；等于半波长奇数倍处为暗条纹。（3）上述结论成立的条件是：两个光源情况完全相同。（4）双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝间的间距必须很小。（5）光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差，所以一般情况很难观察到光的干涉现象，杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光源。二、双缝干涉图样的特点1单色光的干涉图像有什么特点？2为什么白光的干涉图像是彩色条纹？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，其原因是（）。a各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同b各色光的速度不同，造成条纹的间距不同c各色光的强度不同，造成条纹的间距不同d各色光通过双缝到达一确定点的距离不同用白光做干涉实验，从红光到紫光其波长由大到小，它们的干涉条纹间距也是从大到小，屏中央各色光都得到加强，混合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红。三、薄膜干涉1薄膜干涉现象是怎样产生的？2薄膜干涉现象的特点是什么？3什么是增透膜，它的厚度是多少？4如何用干涉法检查平面？为了减少在透镜表面由于光的反射带来的损失，可以在透镜表面上涂一层增透膜。当薄膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的时，从薄膜的前后两个表面反射回来的光所经过的路程差恰好等于半个波长，使它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量。（1）一透镜表面涂了一层对绿光折射率为1.38的氟化镁薄膜，为使波长为5.52107 m的绿光在薄膜上反射叠加相消，求所涂薄膜的厚度是多少。（2）试解释涂有增透膜的镜头为什么呈紫红色。增透膜的“增透”应理解为：两束反射光相互抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必须得到增强。增透膜是通过“消反”来确保“增透”的。1用波长为的单色光照射单缝o，经过双缝m、n在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则（）。ao到达a、b的路程差为零bm、n到达b的路程差为co到达a、c的路程差为4dm、n到达e的路程差为22关于光的干涉，下列说法中正确的是（）。a在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的b在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变宽c只有频率相同的两列光波才能产生干涉d频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定3在光学仪器中，为了减少在光学元件（透镜、棱镜等）表面上的反射损失，可在光学元件表面涂上一层增透膜，利用薄膜干涉相消来减少反射光。如果照相机镜头反镀薄膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它能使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长为（）。a b c4d d4nd4激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是（）。a激光是纵波b频率相同的激光在不同介质中的波长相同c两束频率不同的激光能产生干涉现象d利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离5有的眼镜、较精密的光学镜头的表面都镀有一层薄膜（常用氟化镁），叫增透膜，它能减少反射光，增加透射光。增透膜的原理是_。提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。知识精华技能要领答案：活动与探究1：1答案：如果光是一种波，要发生干涉现象需要两列光波的频率相同，振动方向相同，相差恒定，此为光发生干涉的条件。2答案：两狭缝相距很近，使光波通过狭缝时的振动情况总是相同的。杨氏用了“一分为二”法，即用强光先照到一条狭缝上，从而获得单一频率的光，再通过双缝，发生了干涉。3答案：由于不同光源发出的光的频率不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和相差，不满足光发生干涉现象的条件，故一般情况下不易观察到光的干涉现象。4答案：干涉现象是波特有的现象，光的干涉现象说明光是一种波。迁移与应用1：答案：（1）5107 m（2）暗条纹解析：（1）m5107 m；（2）x7.5107 m，所以是暗条纹。活动与探究2：1答案：单色光的干涉图样若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等。中央为亮条纹，两相邻亮条纹（或暗条纹）间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。2答案：白光的干涉图样若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。这是因为：（1）从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。（2）两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。迁移与应用2：a解析：各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹。活动与探究3：1答案：如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加。在某些位置，这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，则出现暗条纹。故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。2答案：每一条纹呈水平状态排列；由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹。3答案：照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，由于只有一定波长（一定颜色）的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的。镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样。一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的，即d，若厚度为绿光在薄膜中波长的，则镜头看起来呈淡紫色。4答案：如图所示，被检查平面b与标准样板a之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射时，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里的空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。迁移与应用3：答案：见解析解析：（1）由n得，光在镀膜中的波长m4107m所以所涂薄膜的厚度是1107m。（2）入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的单色光干涉相消，由于人眼对绿光最敏感，绿光又居可见单色光的中间，所以增透膜的厚度等于绿光在薄膜中波长的，以消除的绿光为中心，这样红光和紫光没有得到显著的消弱，从镜头反射回来的光以红光和紫光为主，所以涂有增透膜的镜头呈紫红色。当堂检测1bd解析：振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足xn（n0,1,2,3，）。2c解析：在双缝干涉现象中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹间距是相等的，入射光的波长越长，相邻两个明条