光的干涉高二上学期物理人教版（2019）选择性必修一

4.3光的干涉肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，经常显现出彩色条纹。新课引入这些现象是怎么产生的？“条纹”让你想到了什么呢？两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的水波相遇时,会发生干涉。干涉是波所特有的现象。光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？难点：怎样获取两束相干光源（频率和振动情况一致）复习回顾寻找相干光源任务一、光的双缝干涉天才的设想托马斯·杨杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。巧妙解决了相干光问题1、单缝作用：获得线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．2、双缝作用：获得两个频率相同、振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同)用氦氖激光器演示光的双缝干涉1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773-1829）在实验室里成功的观察到光的干涉．等间距3、双缝干涉图样特点：中央亮条纹明暗相间4、杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波。任务一、光的双缝干涉双缝S1S2屏幕P1第一亮纹

δ=λP

中央亮纹δ=0P2第二亮纹

δ=2λP3/

第三亮纹

δ=3λP3第三亮纹

δ=3λP3/

第二亮纹

δ=2λP3/

第一亮纹

δ=λQ2第二暗纹Q

1

第一暗纹Q3第三暗纹Q3/

第三暗纹Q2/

第二暗纹Q1/

第一暗纹δ=5λ/2δ=λ/2δ=3λ/2δ=5λ/2δ=3λ/2δ=λ/2S1S2P2讨论：1.为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？2.亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？实验现象解读（1）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1λ、2λ、3λ、等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。（2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为λ/2、3λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。光程差δ=nλ（n=0，1，2，等）光程差δ=（2n-1)λ/2(n=1,2,3,等）亮纹暗纹总结规律：当光程差为0时：n=0，称为中央亮条纹（零级亮条纹）当光程差为时：称为n级亮条纹——2n+1，n从0开始取，但没有0级暗条纹。想想为什么不写作2n+1？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)，已知红光与绿光的频率、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，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在D．至少有一种颜色的双缝干涉条纹C小试牛刀例题1、如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为2.1×10-6m，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。(1)若A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10-7m，则P点是亮条纹还是暗条纹；(2)若B光在某介质中的波长为3.15×10-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点是亮条纹还是暗条纹。(sin37°＝0.6)双缝S1S2屏幕1、什么是干涉条纹的间距?△x△xLd2、干涉条纹的间距与哪些因素有关?任务二、干涉条纹和光的波长之间的关系条纹间距△x：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。目标：求△x相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为：如图所示，在线段P1S2上作P1M＝P1S1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看做直角三角形。另：x＝ltanθ≈lsinθ目标：求△x亮（暗）纹间距的公式推导消去sinθ

得：

当路程差为波长的整数倍，即有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)

出现亮条纹，亮条纹位置为：双缝干涉亮（暗）纹间距的公式红760nm~630nm橙630nm~590nm黄590nm~570nm绿570nm~500nm青500nm~460nm蓝460nm~430nm紫430nm~400nm各色光在真空中的波长λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫f红<f橙<f黄<f绿<f青<f蓝<f紫Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫白光的干涉图样是什么样？

①明暗相间的彩色条纹；(是光的色散的一种)

②中央为白色亮条纹；

③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；

④在每条彩色亮纹中红光总是在外缘，紫光在内缘。白光是复色光2、在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是()A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的红光B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较短的紫光C．相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的D．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽小试牛刀A例2、如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光C任务三、薄膜干涉你看到了什么现象？为什么会出现这样的现象？薄膜上烛焰的像有水平条纹由于重力的作用，肥皂薄膜上薄下厚．任务三、薄膜干涉(1)由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。(2)光在薄膜的前后两个表面发生反射，这两列光的频率相同，相遇时产生干涉。(3)薄膜干涉的光程差：

1、薄膜干涉的成因在阳光下，为什么肥皂薄膜上会形成彩色图样?思考2：厚度满足什么出现亮（暗）条纹？思考1：沿着什么方向观察才能看到干涉条纹？——光入射的方向同一级亮（暗）条纹在厚度相同的地方出现，故薄膜干涉也称为等厚干涉。条纹方向是水平的。任务三、薄膜干涉在阳光下，为什么肥皂薄膜上会形成彩色图样?思考3：绿光换为红光，原有的亮条纹会向上还是向下移动？——向下思考4：白光入射会怎样？三、薄膜干涉会出现彩色的干涉条纹。2、薄膜干涉的应用——劈尖干涉法检查表面的平整程度劈尖空气薄层

用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹；标准样板待检部件如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；增透膜在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。照相机的增透膜：

2、薄膜干涉的应用为在增透膜中的波长例题3、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，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薄膜。当某单色光垂直入射后，从上往下看到亮暗相间的干涉条纹如图乙所示。下面关于条纹的说法正确的是（）A．任意相邻暗条纹所对应的薄膜厚度差随其厚度增加而增大B．任意一条亮条纹所在位置对应的空气薄膜厚度不一定相等C．若仅在图甲装置中抽去一张纸片，则图乙所示干涉条纹将变密D．若仅减小垂直入射的单色光频率，则图乙所示干涉条纹将变疏D1、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