江苏2011届高三一轮教案物理：光的干涉 新人教版

1 江苏省江苏省 2011 届高三物理一轮教案届高三物理一轮教案 光的干涉 用双缝干涉测波长 衍射现象光的干涉 用双缝干涉测波长 衍射现象 一 知识点梳理一 知识点梳理 1 光的干涉现象 频率相同 振动方向一致 相差恒定 步调差恒定 的两束 光 在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域 的现象 1 产生干涉的条件 若 S1 S2光振动情况完全相同 则符合 nx d L rr 12 n 0 1 2 3 时 出现 亮条纹 若符合 2 12 12 nx d L rr n 0 1 2 3 时 出现暗条纹 相邻亮条纹 或相邻暗条纹 之间的中央间距为 d L x 2 熟悉条纹特点 中央为明条纹 两边等间距对称分布明暗相间条纹 2 用双缝干涉测量光的波长 原理 两个相邻的亮纹或暗条纹的中心间距是 x l d 测波长为 d x l 1 观察双缝干涉图样 只改变缝宽 用不同的色光来做 改变屏与缝的间距看条纹间距的变化 单色光 形成明暗相间的条纹 白光 中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹 这是因为白光是由不同颜色的单色光复合 而成的 而不同色光的波长不同 在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件 下 光波的波长越长 各条纹之间的距离越大 条纹间距与光波的波长成正比 各色光在双缝的中垂线上均为亮条纹 故各色光重合为白色 2 测定单色光的波长 双缝间距是已知的 测屏到双缝的距离l 测相邻两条亮纹间的距离x 测出n个亮纹 间的距离a 则两个相邻亮条纹间距 1 n a x 3 光的色散 图 16 1 1 2 不同的颜色的光 波长不同在双缝干涉实验中 各种颜色的光都会发生干涉现象 用不 同色光做实验 条纹间距是不同的 说明 不同颜色的光 波长不同 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散 各种色光按其波长的有序排列就是光谱 从红光 紫光 光波的波长逐渐变小 4 薄膜干涉中的色散现象 如图 把这层液膜当做一个平面镜 用 它观察灯焰的像 是液膜前后两个反射的光 形成的 与双缝干涉的情况相同 在膜上不 同位置 来自前后两个面的反射光用图中实虚线来代表两列光 所走的路程差不同 在某些位置叠加后加强 出现了亮纹 在另一些位置 叠加后相互削弱 于是出现了暗纹 注意 关于薄膜干涉要弄清的几个问题 1 是哪两列光波发生干涉 2 应该从哪个方向去观察干涉图样 3 条纹会向哪个方向侧移 5 应用 1 照相机 望远镜的镜头表面的增透 膜 2 检查工件表面是否平整 6 光的衍射现象 光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象 产生明显衍射的条件 障碍物或孔 缝 的尺寸与波长可比 相差不多 或更小 单色光单缝衍射图象特点 中央条纹最宽最亮 两侧为不等间隔的明暗相间的条纹 应用 用衍射光栅测定光波波长 二 精选例题 二 精选例题 例 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 3 这时 C A 只有红色和绿色的双缝干涉条纹 其它颜色的双缝干 涉条纹消失 B 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其它颜色的双缝干 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 例 2 如图所示 单色光源发出的光经一狭缝 照射到光屏上 则可观察到的 图象是 A 例 3 如图 a 所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置 滤光片的作用是 单缝的作用是 双缝的作用是 单缝和双缝之间的 方向关系是 某同学在做该实验时 第一次分划板中心刻度对齐 A 条纹中 心时 图 1 游标卡尺的示数如图 3 所示 第二次分划板中心刻度对齐 B 条纹中心时 图 2 游标卡尺的示数如图 4 所示 已知双缝间距为 0 5mm 从双缝到屏的距离为 1m 则图 3 中游标卡尺的示数为 mm 图 4 游标卡尺 的示数为 mm 实验时测量多条干涉 条纹宽度的目的是 所测单色光的波长 为 m 答案 获得单色光 产生线光源 产生相干光源 平行 11 5mm 16 7mm 减小实验误差 6 5 10 7 例 4 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图 16 1 4 所示 将一块平板玻璃放置在另一平 板玻璃之上 在一端夹入两张纸片 从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气膜 当光垂直 入射后 从上往下看的干涉条纹如图乙所示 干涉条纹有如下特点 任意一条明纹或 暗纹所在位置下面的薄膜厚度相等 任意相邻明纹或暗纹所对应的薄膜厚度恒定 现若 在图甲装置中抽去一张纸片 则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后 从上往下观察到的干 图a 4 涉条纹 A 变疏 变密 不变 消失 例 5 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 所用单色光是用普通光源加滤光片产生的 检查中所 观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反向的光叠加而成的 C A a 的上表面 b 的下表面 B a 的上表面 b 的上表面 C a 的下表面 b 的上表面 D a 的下表面 b 的下表面 D 例 6 现代光学装置中的透镜 棱镜的表面常涂上一层薄膜 一般用氟化镁 当薄膜 的厚度是入射光在薄膜中波长的 1 4 时 可以大大减少入射光的反射损失 从而增强透射光 的强度 这种作用是应用了光的 C A 色散现象 B 全反射现象 C 干涉现象 D 衍射现象 举一反三 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射 尤其是眼睛更不能 长时间被紫外线照射 否则将会严重地损坏视力 有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大 大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率为 n 1 5 所要消除的紫外 线的频率为 8 1 1014Hz 那么它设计的这种 增反膜 的厚度至少是多少 例 7 2001 年全国高考 在如图中所示 A B 两幅图是由单色光 分别入射到圆孔而成成的的图像 其中图 A 是光的 衍射 填干涉或衍射 图像 由此可以判断出图 A 所对应的圆孔的孔径 小于 填大于或 小于 图 B 所对应的圆孔的孔径 例 8 在双缝干涉实验中 如果将双缝中的一条挡住 其它都不改变 那么在光屏上 图甲图乙 图 A 图 B 5 观察到的现象将是 答案 C A 仍然是均匀分布的明暗相间的条纹 只是亮纹的亮度变暗了 B 仍然是均匀分布的明暗相间的条纹 只是由于挡住一条缝 所以光屏上只有一半区域 内有干涉条纹 另一半区域内将没有干涉条纹 C 仍然有明暗相间的条纹 只是条纹的宽窄和亮度分布不再是均匀的了 D 由于只有单缝 不能形成相干光源 所以不会发生光的干涉现象 光屏上将没有任何 条纹出现 例 9 如右图所示 L 为水平放置 的点亮的 8w 日光灯 T 为一藤椅的竖直靠 背 横藤条与日光灯管平行