教科版选修34 第五章 第1讲 光的干涉 课件（31张）.pptx

第1讲光的干涉 目标定位1 知道光的干涉现象 知道光是一种波 2 理解相干光源和产生干涉现象的条件 3 理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件 4 理解薄膜干涉的成因 知道薄膜干涉的现象和应用 预习导学梳理 识记 点拨 一 双缝干涉1 1801年 英国物理学家托马斯 杨在实验室里成功地观察到了光的干涉 2 双缝干涉 红色激光束垂直射到两条狭缝上 在它的后面的屏幕上看到了的条纹 且条纹间距相等 这表明两束光在叠加区域内发生了干涉 明暗相间 3 出现明 暗条纹的条件 光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的 即波长 的 时 这些点出现明条纹 当路程差为时 这些点出现暗条纹 4 光干涉的必要条件是两列光的相同 5 光的干涉现象充分表明光是一种波 偶数倍 整数倍 频率 二 薄膜干涉1 原理 以肥皂膜为例 单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上 由液膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光 它们相互叠加产生干涉 肥皂泡上就出现了的条纹或区域 2 应用 检查平面的平整程度 明暗相间 课堂讲义理解 深化 探究 一 双缝干涉实验1 实验装置示意图 图1 实验装置如图1所示 有光源 单缝 双缝和光屏 1 单缝的作用 获得一个线光源 使光源有唯一的频率和振动情况 也可用激光直接照射双缝 2 双缝的作用 这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光 2 产生干涉的条件 两列光的频率相同 相位相同 振动方向相同 本实验中是靠 一分为二 的方法获得两个相干光源的 3 干涉图样 1 若用单色光作光源 则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹 2 若用白光作光源 则干涉条纹是彩色条纹 且中间条纹是白色的 4 实验结论 证明光是一种波 例1在双缝干涉实验中 以白光为光源 在屏幕上观察到了彩色干涉条纹 若在双缝中的一缝前放一红色滤光片 只能透过红光 另一缝前放一绿色滤光片 只能透过绿光 已知红光与绿光频率 波长均不相等 这时 a 只有红色和绿色的双缝干涉条纹 其他颜色的双缝干涉条纹消失b 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其他颜色的干涉条纹依然存在c 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 但屏上仍有光亮d 屏上无任何光亮 解析两列光波发生干涉的条件之一是频率相等 利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光 在光屏上形成干涉条纹 但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后 红光和绿光频率不等 不能发生干涉 因此屏上不会出现干涉条纹 但仍有光亮 答案c 借题发挥明确两列光波发生干涉的条件 知道不同色光的频率不同 是对此类问题作出正确判断的关键 二 双缝干涉图样中出现亮 暗条纹的条件1 亮条纹的条件 屏上某点p到两条缝s1和s2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍 即 ps1 ps2 k 2k k 0 1 2 3 k 0时 ps1 ps2 此时p点位于屏上的o处 为亮条纹 此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹 k为亮条纹的级次 2 暗条纹的条件 屏上某点p到两条缝s1和s2的路程差正好是半波长的奇数倍 即 k为暗条纹的级次 从第1级暗条纹开始向两侧展开 例2如图2所示是双缝干涉实验装置 使用波长为600nm的橙色光源照射单缝s 在光屏中央p处观察到亮条纹 在位于p点上方的p1点出现第一条亮条纹中心 即p1到s1 s2的路程差为一个波长 现换用波长为400nm的紫光源照射单缝 则 图2 a p和p1处仍为亮条纹b p处为亮条纹 p1处为暗条纹c p处为暗条纹 p1处为亮条纹d p p1处均为暗条纹 解析从单缝s射出的光波被s1 s2两缝分成两束相干光 由题意知屏中央p点到s1 s2距离相等 即分别由s1 s2射出的光到p点的路程差为零 因此中心是亮条纹 因而 无论入射光是什么颜色的光 波长多大 p点都是中央亮条纹 而分别由s1 s2射出的光到p1点的路程差刚好是橙光的一个波长 即 p1s1 p1s2 600nm 橙 则两列光波到达p1点振动情况完全一致 振动得到加强 因此 出现亮条纹 当换用波长为400nm的紫光时 p1s1 p1s2 600nm 紫 则两列光波到达p1点时振动情况完全相反 即分别由s1 s2射出的光到达p1点时相互削弱 因此 在p1点出现暗条纹 综上所述 选项b正确 答案b 借题发挥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 的路程差与半波长的比值 要记住路程差等于半波长偶数倍处出现亮条纹 等于半波长奇数倍处出现暗条纹 还要注意这一结论成立的条件是 两个光源情况完全相同 针对训练如图3所示 用频率为f的单色光 激光 垂直照射双缝 在光屏的p点出现第3条暗条纹 已知光速为c 则p到双缝s1 s2的距离之差 r1 r2 应为 图3 答案d 三 对薄膜干涉的理解1 现象 光照到薄膜上 从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇而产生的干涉现象 两反射光的路程差等于膜厚度的2倍 2 图样 以光照射肥皂泡为例 如果是单色光照射肥皂泡 肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域 如果是白光照射肥皂泡 液膜上就会出现彩色条纹 且每一条纹呈水平分布 3 应用 用干涉法检查平面的平整程度 光学镜头上的增透膜 例3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 解析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 就会出现明条纹 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 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 答案d 对点练习巩固 应用 反馈 1 2 3 4 双缝干涉1 用两个红灯泡照射白墙 在墙上看到的是 a 明暗相间的条纹b 彩色条纹c 一片红光d 晃动的条纹解析两灯泡不是相干光源 故现象为c c 1 2 3 4 明 暗条纹的判断2 在双缝干涉实验中 双缝到光屏上p点的距离之差为0 6 m 若分别用频率为f1 5 0 1014hz和f2 7 5 1014hz的单色光垂直照射双缝 则p点出现明 暗条纹的情况是 a 用单色光f1和f2分别照射时 均出现明条纹b 用单色光f1和f2分别照射时 均出现暗条纹c 用单色光f1照射时出现明条纹 单色光f2照射时出现暗条纹d 用单色光f1照射时出现暗条纹 单色光f2照射时出现明条纹 1 2 3 4 解析单色光f1的波长 单色光f2的波长 1 2 3 4 因p点到双缝的距离之差 x1 0 6 m 1 所以用单色光f1照射时p处出现亮条纹 所以用单色光f2照射时p处出现暗条纹 故选项c正确 答案c 1 2 3 4 3 如图4所示 用单色光做双缝干涉实验 p处为第二条暗条纹 改用频率较低的单色光重做上述实验 其他条件不变 时 则同侧第二条暗条纹的位置 a 仍在p处b 在p点上方c 在p点下方d 要将屏向双缝方向移近一些才能看到 图4 1 2 3 4 答案b 1 2 3 4 薄膜干涉4 如图5所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置 p是附有肥