鲁科版选修34 5.1光的干涉 学案 (1).docx

1光的干涉知识内容光的干涉考试要求必考加试c课时要求1.知道杨氏双缝干涉实验，以及该实验对认识光的本性的意义.2.知道光的干涉条件，知道杨氏双缝干涉实验设计的巧妙之处.3.了解干涉条纹的特点，理解亮、暗条纹产生的条件.一、杨氏干涉实验导学探究如图1为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝s1和s2上，狭缝就成了两个波源，发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况在屏幕上观察到什么现象？两条狭缝起什么作用？图1答案屏幕上出现明暗相间的条纹光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源知识梳理对双缝干涉的认识11801年，英国物理学家托马斯杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性2杨氏双缝干涉实验：(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏图2(2)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(3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光3光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的4干涉图样：(1)若用单色光作光源，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹(2)若用白光作光源，干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的5证明了光是一种波即学即用判断下列说法的正误(1)双缝干涉实验中，双缝的作用是产生两束相干光. ()(2)只要两列光波的频率相同，在同一区域叠加时就会产生干涉现象()(3)用单色光做双缝干涉实验时在屏幕上出现明暗相间的条纹() (4)双缝干涉现象说明光具有波的特性()二、条纹形成条件导学探究(1)若屏上某点是两列光波的波峰与波峰相遇，该点的振动是加强还是减弱？若屏上某点是两列光波的波峰与波谷相遇，该点的振动是加强还是减弱？(2)如图3所示是几种单色光的双缝干涉图样，请问用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同？如果将屏幕远离双缝移动，条纹间距如何变化？改变双缝间的距离，条纹如何变化？说明双缝干涉条纹的间距与哪些因素有关图3答案(1)波峰与波峰相遇，振动加强；波峰与波谷相遇，振动减弱(2)红光的条纹间距最宽，紫光的条纹间距最窄屏幕离双缝越远，条纹间距越大双缝间距越大，条纹间距越小与光波波长、双缝到屏的距离及两双缝间距离有关知识梳理产生亮、暗条纹的条件及条纹间距1.如图4所示，设屏上的一点p到双缝的距离分别为r1和r2，路程差rr2r1.图4(1)若满足路程差为波长的整数倍，即rk(其中k0,1,2,3，)，则出现亮条纹(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即r(其中k0,1,2,3，)，则出现暗条纹2双缝干涉实验时，屏幕上相邻亮条纹和相邻暗条纹是等间距的，这个间距与光的波长、屏幕到双缝的距离和双缝的间距有关波长越长，屏幕到双缝的距离越大，双缝的间距越小，干涉条纹的间距越宽即学即用判断下列说法的正误(1)屏上某处到两缝的间距相等，此处为中央亮条纹()(2)屏上某处到两缝的间距相差半个波长，此处为暗条纹()(3)中央亮条纹处到两缝的路程差为零，因此不管光的波长为多大，此处总为亮条纹()(4)当双缝间距一定时，屏幕上的条纹宽度与光的颜色没有关系()(5)白光做双缝干涉实验时，因为不同色光在不同位置加强，故出现彩色条纹. ()一、杨氏干涉实验双缝干涉图样的特点：(1)单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹两相邻亮条纹(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)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹这是因为：各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹例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，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答案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针对训练1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到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有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹c任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮d屏上无任何光亮答案c解析两束光能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干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍会有光亮，故选c.二、决定条纹间距的条件分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤：(1)由题设情况依真n介，求得光在真空(或空气)中的波长(2)由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是亮条纹还是暗条纹(3)根据亮条纹的判断式rk(k0,1,2)或暗条纹的判断式r(2k1)(k0,1,2)，判断出k的取值，从而判断条纹明暗情况例2(多选)关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是()图5a用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的单色条纹b用同一单色光经双缝干涉后的亮条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍c用同一单色光经双缝干涉后的亮条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍d用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍解析同一单色光的双缝干涉条纹为明暗相间的单色条纹，选项a正确；路程差rk(k0,1,2,3，)时，为亮条纹，选项b正确，c错误；r(k0,1,2,3，)时，为暗条纹，选项d正确答案abd针对训练2(2016嵊州高二检测)如图6所示，在双缝干涉实验中，若单缝s从双缝s1、s2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则()图6a不再产生干涉条纹b仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹p的位置不变c仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹p的位置略向上移d仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹p的位置略向下移答案d解析本实验中单缝s的作用是形成频率一定的线光源，双缝s1、s2的作用是形成相干光源，稍微移动s后，没有改变传到双缝的光的频率，s1、s2射出的仍是相干光，由单缝s发出的光到达屏上p点下方某点的路程差为零，故中央亮条纹下移，d正确.1两个普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为()a两个灯亮度不同b灯光的波长太短c两个光源的频率不稳定，是非相干光源d周围环境的漫反射光太强答案c解析一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光的频率不稳定，振动情况也往往不同，是非相干光源，故正确选项为c.2(多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，为光波波长)()a在距双缝的路程相等的点形成暗条纹b在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹c在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹d在距双缝的路程差为(n)的点形成暗条纹答案bd解析当屏上的点距双缝的路程差为n时，将出现某时刻波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，该点振动加强，形成亮条纹当屏上的点距双缝的路程差为(n)时，该点振动减弱，形成暗条纹，故b、d正确3.如图7所示，用单色光做双缝干涉实验，p处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置()图7a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答案b解析由知f变小，变大若出现第二暗条纹，则p到双缝的路程差r，当变大时，r也要变大，故第二暗条纹的位置向上移，在p点上方，b正确4在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)将激光束照在如图8乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是下图甲中的_图8(2)若保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将_(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)答案(1)a(2)变窄一、选择题1在杨氏双缝干涉实验中，如果()a用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹b用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹c若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大d用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹答案b解析用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，a错用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，b对入射光由红光改为紫光，变小，x变小，c错红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，d错2从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为()a手电筒射出的光是单色光b干涉图样太细小看不清楚c周围环境的光太强d这两束光为非相干光答案d解析这两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光，因此不能产生干涉图样3(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一条缝改用蓝光，下列说法正确的是()a在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹b只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象c频率不同的两束光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹d尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象答案bd解析频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，a、c错误4下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是()a单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源b双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源c用红光和绿光分别做双缝干涉实验，绿光干涉图样的条纹间距比红光大d在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生答案b解析在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项a错误，b正确绿光波长较红光短，所以条纹间距较小，选项c错误两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故选项d错误5.某同学自己动手利用如图1所示器材观察光的干涉现象，其中，a为单缝屏，b为双缝屏，c为像屏当他用一束阳光照射到a上时，屏c上并没有出现干涉条纹，他移走b后，c上出现一窄亮斑分析实验失败的原因，最大的可能性是()图1a单缝s太窄 b单缝s太宽 cs到s1与到s2的距离不等 d阳光不能作为光源答案b解析本实验中，单缝s应非常窄，才可看做“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，移走b屏后，在c上出现一窄亮斑，说明单缝s太宽故b正确，a错误；s到s1和s2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，c错误；太阳光可以作光源，屏上将出现彩色条纹，d错误6.如图2所示是双缝干涉实验，使用波长为600 nm的橙色光照射时，在光屏上的p0点和p0点上方的p1点恰好形成两列相邻的亮条纹，若用波长为400 nm的紫光重复上述实验，则p0点和p1点形成的亮、暗条纹情况是()图2ap0点和p1点都是亮条纹bp0点是亮条纹，p1点是暗条纹cp0点是暗条纹，p1点是亮条纹dp0点和p1点都是暗条纹答案b解析p0点到双缝的路程差为0，出现亮条纹，用600 nm的橙色光照射时，在光屏上的p0点和p0点上方的p1点恰好形成两列相邻的亮条纹，则2(x为p1到双缝的路程差)，解得x1600 nm，则3，可知用紫光照射时p1点是暗条纹故本题答案选b.7如图3所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a为中央亮条纹则以下说法正确的是()图3a图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，因为红光波长较长b图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，因为紫光波长较长c图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，因为紫光波长较短d图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，因为红光波长较短答案a8. (多选)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4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()图4ao到达a、b的路程差为