高中物理 第四章 光 第四节 光的干涉学案（含解析）粤教版选修3-4.doc

第四节光的干涉学习目标重点难点1能说出什么是光的干涉现象及发生干涉的条件2能说出双缝干涉的规律和明（暗）条纹满足的条件3能说出干涉图样的特征和条纹间距的决定因素4能说出薄膜干涉发生的原因并能解释相关现象重点：1干涉图样的特征2根据明（暗）条纹满足的条件判断某点出现亮纹还是暗纹难点：用薄膜干涉解释相关现象一、双缝干涉1干涉图样让一束单色光照射在双缝上，在和双缝平面平行的墙壁上即可观察到单色光的干涉图样明暗相间的条纹2双缝干涉单色光经过双缝后成为两列频率相同的光，它们在空间产生干涉，某些区域得到了加强，出现明条纹；某些区域得到了削弱，出现暗条纹，明条纹和暗条纹相间分布的现象叫双缝干涉3干涉条件光和机械波一样，产生稳定的干涉图样需要一定的条件：频率相同，相差恒定，振动方向相同，即光波为相干光波4明条纹和暗条纹满足的条件明条纹：rk，（k0，1，2，）暗条纹：r（2k1），（k0，1，2，）5条纹间距干涉图样中相邻明条纹（或暗条纹）间的距离x，l为双缝到屏的距离，d为双缝间的距离二、薄膜干涉1发生薄膜干涉的原因在薄膜的内、外两个表面反射回来的光形成相干光，在膜的不同地方，其内、外表面反射光的光程差不同，因而在不同地方形成明条纹和暗条纹2形成彩色条纹的原因太阳光是由许多不同颜色的单色光组成的，在膜的同一位置，不同颜色的光的光程差不同，因此明条纹的位置可能不同，不同颜色的光的明条纹是错开的，从而形成彩色条纹预习交流若用单色光作光源，干涉图样是明暗相间的条纹；若用白光作光源，干涉图样还是明暗相间的条纹吗？答案：不是用单色光作光源，到两缝的路程差正好是波长整数倍的地方出现亮条纹，到两缝的路程差正好是半波长奇数倍的地方出现暗纹，所以干涉图样是明暗相间的条纹；白光是由多种颜色的单色光组成的，屏的同一位置对各单色光的光程差不同，明条纹的位置不同，各单色光的明条纹是错开的，所以形成的干涉图样是彩色的，由于中央对各单色光都出现亮纹，所以中央出现白色明条纹一、对双缝干涉实验的理解1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？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2为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象？答案：由于不同光源发出的光频率不同，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恒定的相差，故一般情况下不易观察到光的干涉现象3干涉现象对认识光的本质有什么意义？答案：干涉是波的特征，光的干涉现象说明光是一种波4学生讨论：如图所示是双缝干涉实验的示意图，在图中，单缝、双缝各起什么作用？答案：单缝的作用是获得一个线光源，有唯一的频率和振动情况双缝的作用是把一束光分成两束频率和振动情况完全一致的相干光如图所示是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝s1、s2，由s1和s2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的p点到两缝s1和s2的距离相等，如果把p处的亮条纹记作第0号亮纹，由p向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则p1处的亮纹恰好是10号亮纹设直线s1p1的长度为1，s2p1的长度为2，则12等于（）a9 b10 c11 d18答案：b解析：出现明条纹的条件是：光程差12n，n0时，出现0号亮纹；n1时，出现1号亮纹；n10时，出现10号亮纹1频率相同的两列波在屏上的同一点引起的振动叠加，若该点同时参与的两个振动步调总是一致，则出现亮条纹；若同时参与的两个振动步调总相反，则出现暗条纹2光的干涉也遵循能量守恒原则，干涉现象只是光能量的重新分配，亮条纹处并不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的光能量比较集中，而暗条纹处很少有光能量传到该处二、双缝干涉图样的特点1当两个光源与屏上某点的距离之差为零时，该点出现亮条纹还是暗条纹？答案：两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍，包括了距离之差为零这种情况这时出现亮条纹2通过观察，说明干涉图样有何特点？答案：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3观察课本87页图442的双缝干涉图样，讨论交流该干涉图样有什么特点？答案：该干涉图样中条纹间距相等，明条纹和暗条纹相间分布，且中央为亮条纹关于光的干涉，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，只是不稳定答案：c解析：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相等的，a错误；入射光的波长越长，相邻两个明条纹间距越大，故b错误；两列波产生干涉时，频率必须相同，故c正确，d错误1单色光的干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，中央为亮纹2白光的干涉图样是彩色条纹，中央是白色亮条纹3由x知在l和d相同时单色光波长越大，条纹间距也越大1从两只手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉条纹，这是因为（）a手电筒射出的光不是单色光b周围环境漫反射的光太强c干涉图样太细小看不清楚d两个光源是非相干光源答案：d解析：本题虽然强调两只相同的手电筒，但它们发出的光仍然频率不同，两束光的频率不同，不满足干涉产生的条件，所以看不到干涉图样，所以选项d正确，a、b、c都是错误的2如下图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是（）a人从右侧向左看，可看到彩色条纹b人从左侧向右看，可看到彩色条纹c彩色条纹水平排列d彩色条纹竖直排列答案：bc解析：一束白光照到薄膜上，经薄膜前后两个界面上反射回来的光再相遇时产生干涉现象，这样人从左侧向右看时，可以看见干涉条纹，故b项正确由于重力作用薄膜自上向下逐渐加厚，在同一水平线上的厚度相同，故彩色条纹是水平排列的，故c正确3在双缝干涉实验中，双缝到光屏上p点的距离之差x0.6 m；若分别用频率为f15.01014 hz和f27.51014 hz的单色光垂直照射双缝，则p点出现明、暗条纹的情况是（）a用频率为f1的单色光照射时，出现明条纹b用频率为f2的单色光照射时，出现明条纹c用频率为f1的单色光照射时，出现暗条纹d用频率为f2的单色光照射时，出现暗条纹答案：ad解析：本题知道频率和光程差，应先利用波速公式计算出波长，将光程差和波长进行比较，就可得出结论根据cf，可得两种单色光的波长分别为1m0.6 m2m0.4 m与跟题给条件x0.6 m比较可知x1，x2故用频率为f1的光照射双缝时，p点出现明条纹；用频率为f2的光照射双缝时，p点出现暗条纹，该题的正确选项是a、d4如图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，所用单色光是普通光源通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是哪两个表面反射的光线叠加而成的（）aa的上表面和b的下表面ba的上表面和b的上表面ca的下表面和b的上表面da的下表面和b的下表面答案：c解析：干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃之间的空气层，空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃的上表面是否平整因此选项c是正确的5为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透