高中物理 5.1 光的干涉课件 教科版选修34.ppt

第1节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第五章 知识点一 知识点二 考向二 考向一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向三 自学教材 1801年 英国物理学家成功地观察到了光的干涉现象 如图5 1 1所示 托马斯 杨 图5 1 1 1 实验过程让一束的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上 两狭缝相距 两狭缝就成了两个光源 它们的振动情况总是的 两个光源发出的光在挡板后面的空间互相 2 实验现象在屏上得到的条纹 3 实验结论实验证明光是一种 平行 很近 相同 叠加 明暗相间 波 重点诠释 1 双缝屏的作用红色平行光照射到双缝s1 s2上 这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光 2 屏上某处出现亮 暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加 如亮条纹处某点同时参与的两个振动总是同相 暗条纹处总是振动反相 具体产生亮 暗条纹的条件为 3 双缝干涉图样的特点 1 单色光的干涉图样 如图5 1 2所示 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 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 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 这是因为 从双缝射出的两列光波中 各种色光都能形成明暗相间的条纹 各种色光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 即红光的亮条纹间距宽度最大 紫光的亮条纹间距宽度最小 即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合 这样便形成了彩色干涉条纹 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 是因为 a 手电筒射出的光不是单色光b 周围环境的漫反射光太强c 干涉图样太细小看不清楚d 两个光源是非相干光源解析 两只手电筒属两个各自独立发光的光源 根据物体的发光机理 二者发出的光是非相干光 因此它们照射到同一点时不发生干涉 因此无干涉条纹 故选项a b c错误 d正确 答案 d 自学教材 1 产生原因光线入射到薄膜上 由薄膜前后两个表面的两列光是 它们相互叠加产生干涉 反射回来 相干光 2 应用 检测平面的平整程度如图5 1 3 a 所示 用单色光从上面照射 空气层的上下两个表面反射的两列光波发生 空气层厚度相同的地方 两列波的相同 两列波叠加时相互加强或削弱的情况也相同 所以 如果被测表面是平的 干涉条纹就是一组 图5 1 3 b 如果干涉条纹发生弯曲 就表明被测表面不平 图5 1 3 c 干涉 路程差 平行的直线 图5 1 3 重点诠释 1 薄膜干涉现象 1 成因 如图5 1 4所示 竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用 下面厚 上面薄 从膜的前 后表面反射的两列光波叠加 在某些位置 这两列波叠加后互相加强 则出现亮条纹 在另一些地方 叠加后互相削弱 则出现暗条纹 故在单色光照射下 就出现了明暗相间的干涉条纹 若在白光照射下 则出现彩色干涉条纹 图5 1 4 2 现象 每一条纹呈水平状态排列 由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同 所以若用白光做这个实验 会观察到彩色干涉条纹 2 关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象 下列说法中正确的是 a 干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射 形成的两列光波叠加的结果b 若出现明暗相间的条纹相互平行 说明肥皂膜的厚度是均匀的c 用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距小d 薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的 解析 要想产生干涉现象 必须有两列相干光源 在肥皂膜干涉中 薄膜前后两表面反射的光正好是两个相干光源 它们相互叠加形成干涉条纹 所以选项a正确 肥皂膜在重力作用下 上面薄 下面厚 厚度是不均匀的 并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的 若厚度相同 路程差处处相等 两列波叠加后 若是加强 处处光线加强 若是减弱 处处光线减弱 不会出现明暗相间的条纹 所以选项b错误 波长越短的光波 对同一装置 干涉条纹越窄 绿光的波长小于黄光的波长 所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射的间距小 选项c正确 出现亮 暗条纹的位置与薄膜厚度有关 对于某位置 若光线叠加后加强 则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强 从而形成亮条纹 对暗条纹也是一样道理 由于薄膜同一水平线上的厚度相同 因此干涉条纹基本上是水平的 所以选项d错误 答案 ac 例1 在双缝干涉实验中 光屏上某点p到双缝s1和s2的路程差为7 5 10 7m 如果用频率为6 0 1014hz的黄光照射双缝 试问 1 该黄光的波长是多少 2 试通过计算分析p点出现亮条纹还是暗条纹 答案 1 5 10 7m 2 暗条纹 规律方法 1 判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹的方法 看该点到两个光源 双缝 的路程差 光程差 与波长的比值 2 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 3 上述结论成立的条件是 两个光源情况完全相同 图5 1 5 1 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5 1 5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 a o到达a b的路程差为零b m n到达b的路程差为 c o到达a c的路程差为4 d m n到达e的路程差为2 解析 振动一致的两光源在空间发生干涉 得到亮条纹的条件满足双缝到某点的路程差 x n n 0 1 2 3 故b d正确 答案 bd 例2 关于杨氏双缝干涉实验 下列说法正确的是 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 用红光照射一条狭缝 用紫光照射另一条狭缝 屏上将呈现彩色干涉条纹d 照射单缝的单色光的波长越短 光屏上出现的条纹宽度越宽 思路点拨 1 注意区别白光和单色光做双缝干涉时的干涉图样不同 2 明确干涉条纹的宽度与单色光波长的关系 解析 用白光做杨氏双缝干涉实验 屏上将呈现彩色条纹 故a错 用红光作光源 屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹 即黑条纹 相间 故b正确 红光和紫光频率不同 不能产生干涉条纹 故c错 单色光的波长越短 光屏上出现的条纹越窄 故d错 答案 b 2 在杨氏双缝干涉实验中 用红光照射双缝得到的干涉图样是 a 一系列明暗相间的同心圆b 一些杂乱无章的点c 平行 等间距的明暗相间的条纹d 条纹中间宽 两边窄解析 单色光的双缝干涉条纹为平行 等距 明暗相间的条纹 故c对 a b d错 答案 c 1 一透镜表面涂了一层对绿光折射率为1 38的氟化镁薄膜