鲁科版选修34 光的干涉 第1课时 学案 (1).docx

光的干涉1.光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。(1)光的干涉必须具备的条件：频率相同，振动情况总是相同。能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用一束光分成两列而获得。(2)相邻两亮条纹间的间距公式：x=，其中为光波波长，l为缝到屏的距离，d为双缝间距。2.薄膜干涉以及增透膜 薄膜干涉：光照射在薄膜上，在前表面和后表面两个界面上均会发生反射，由于薄膜的厚度不均匀，不同位置的反射光传播的路程差不同，形成明暗相间的条纹，根据条纹的情况可以判断薄膜的厚度。 增透膜是利用在薄膜两表面的反射光形成干涉相互抵消的特点，在入射光强度一定的情况下，两列反射光叠加形成暗纹，相互抵消使反射光的强度减弱，从而使透射光强度加强。3.相干光源 如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源。相干光源可用同一束光分成两束而获得。要求是相同频率，振动情况相同且相差恒定。对相干光源的理解两个光源发出的光满足相干条件，这样的光源叫相干光源。即相干光源发出的光必须满足：(1)频率相等。(2)振动方向一致。(3)相位差恒定。在机械波中，只要两波源满足频率相等、振动方向一致，则其相位差一定恒定。因此教材中并没有刻意提出相位差恒定这一条件。但在光波中，由于光是由大量原子中的核外电子跃迁产生的，对于两个独立的光源来说，即使频率相等，其相位差也不恒定。因此，在室内打开两盏电灯时，看不到干涉现象。要想得到相干光源，必须由一个光源发出光，然后把它分成两束光，作为两个波源发出的光。这样这两个波源就成为相干波源了。杨氏双缝干涉实验就采用了这种方法。杨氏双缝干涉实验中两条狭缝相当于两个相干光源。为了满足相干条件，在做双缝干涉实验时，一般在双缝前再加一单缝。类型一 两列光波发生干涉的条件【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，但仍有红光和绿光的衍射图样。答案：c题后反思：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依据。该知识必须要牢牢掌握。类型二 干涉图样明、暗条纹的条件【例2】 如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm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上方的p1处出现第一条亮纹中心(即p1到s1、s2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则()。ap和p1处仍为亮条纹bp处为亮条纹，p1处为暗条纹cp处为暗条纹，p1处为亮条纹dp、p1处均为暗条纹解析：从单缝s射出的光波被s1、s2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央p到s1、s2距离相等，即由s1、s2分别射出的光到p的路程差为零，因此p处是亮纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，p处都是中央亮纹中心。而p1到s1、s2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|p1s1p1s2|600 nm橙，则两列光波到达p1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400 nm的紫光时，|p1s1p1s2|600 nm紫，则两列光波到达p1时振动情况完全相反，即由s1、s2射出的光波到达p1时就相互削弱，因此，出现暗条纹。综上所述，选项b正确。答案：b题后反思：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，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。还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同。课堂练习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.两灯光的振动情况不同 d.电灯发出的光不稳定解析：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振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的，故选c。答案：c2.用包括有红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最近的干涉条纹是( )a.紫色条纹 b.绿色条纹 c.红色条纹 d.都一样近解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两亮条纹间的间距x=可知：条纹间的间距与波长成正比，故a项正确。答案：a3.如图13-2-1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，所用单色光为普通光加滤光片产生的，检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )图13-2-1a.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的下表面解析：关键是找到使光线发生干涉的薄膜，本题中a是样本，b是被检查的平面，而形成干涉的两束反射光是a、b间的空气薄层，所以选c。答案：c4.市场上有一种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物体时能使被照物体处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )a./8 b./4 c./2 d.解析：要消除经外线的反射，必须使红外线在薄膜的两个面上反射光的路程差正好等于红外线半个波长/2的奇数倍，即s=(2k+1)/2，其中s为光在薄膜两个面上反射的路程差，即s=2d,s的最小值为/2,所以2d=/2，即薄膜的最小厚度d为/4，答案b是正确的。答案：b5.一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因是什么？解答：由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定相同或相差恒定，故一般情况下看不到光的干涉现象。6.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，若在双缝中一