新教材高中物理第四章光第3节光的干涉课件新人教版选择性必修第一册

第四章

光第3节

光的干涉课标解读课标要求素养要求1.观察光的干涉现象。2.了解光的干涉现象产生的条件。3.知道光的干涉现象在生产生活中的应用。1.物理观念：知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波。⒉科学思维：理解杨氏双缝干涉实验亮暗条纹产生的条件。了解薄膜干涉现象，并了解薄膜干涉的应用。

频率、相位和振动方向总是相同

要点三薄膜干涉通常而言，不同位置的液膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同。在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了_________；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了_________③。亮条纹暗条纹①（1）两只手电筒射出的光束在空间相遇，能否观察到光的干涉现象？[提示]不能。两只手电筒射出的光束在空间相遇，不满足光发生干涉的条件，不能观察到光的干涉现象。（2）在双缝干涉实验中，用白光作光源，在两条狭缝上，一个用红色滤光片（只允许通过红光）遮挡，一个用绿色滤光片（只允许通过绿光）遮挡，屏上还有干涉条纹吗？[提示]屏上不会出现干涉条纹，因为双缝分别用红、绿滤光片遮挡后，透过的两束光频率不相等，就不是相干光源了，不会再发生干涉。（3）发生双缝干涉时观察到的实验现象是什么？[提示]来自两个光源的光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹。②（1）请叙述公式中各个物理量的含义。

（2）用白光做双缝干涉实验，条纹有什么特点？[提示]用白光做双缝干涉实验，从红光到紫光其波长由大到小，它们的干涉条纹间距也是从大到小。屏中央各色光都得到加强，混合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红。③（1）观察薄膜干涉的条纹时，是在光源的同一侧还是另一侧？[提示]同一侧。薄膜干涉是光照在薄膜上时，前后两个面的反射光叠加形成的。（2）薄膜干涉条纹有什么特点？[提示]用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹。

探究点一

光的双缝干涉自制双缝干涉的方法如图所示，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象。保持双缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距如何变化？1.双缝干涉的实验装置示意图实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。2.单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射双缝，

C规律总结明暗条纹的判断方法判断屏上某点出现亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源（双缝）的路程差与波长的比值。路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长的奇数倍处出现暗条纹。1.（多选）双缝干涉部分实验装置如图所示，调整实验装置使得光屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是(

)A.若将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹B.若将光屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化C.若将光屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹D.若将光屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化ACD[解析]双缝干涉发生后，并不只在光屏处有干涉图样，而是在双缝右侧的空间，只要通过双缝后，在两列光相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且仍很清晰。

AC

探究点二

薄膜干涉及其应用很多摄影爱好者在扫描贴在玻璃板表面的底片时常会在扫描后的图像上看到一圈圈明暗相间的光环，如图所示。这就是光的干涉现象——牛顿环。你知道牛顿环是怎样形成的吗？[提示]牛顿环是薄膜干涉现象，用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆环。这些圆环的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。1.薄膜干涉的成因如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。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。2.薄膜干涉的应用（1）检查平面的平滑度

AD

[解析]干涉图样是由薄膜的前后面反射的光形成的，因此要顺着入射光的方向观察，即人应位于金属丝圈的左侧，A正确，B错误；在转动金属丝圈的过程中，由于重力作用，同一水平高度的薄膜厚度是相同的，故薄膜的厚度不变，故反射光的光程差也不会发生变化，故产生的干涉条纹图样保持不变，C错误，D正确。易错提醒对薄膜干涉的理解薄膜干涉问题的关键是要弄清题设条件，并结合产生薄膜干涉现象的原因和条件来分析。薄膜干涉是光在薄膜前后两个表面上反射的光相互叠加引起的，一般来说在不同厚度处的光程差不同，所以在不同厚度处薄膜的两个表面反射的光干涉即形成干涉条纹。

B1.（多选）杨氏双缝干涉实验证明光是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光发生干涉，如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，则下列说法正确的是(

)ABC

[解析]波峰与波峰或者波谷与波谷相叠加振动加强，波峰与波谷叠加振动减弱。

B

[解析]频率越低，波长越大，在干涉图样中相邻两暗条纹间的距离越大。

AA.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯C.不一定含瓦斯 D.无法判断4.如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是(

)CA.干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加B.用蓝光照射产生的干涉条纹间距比用黄光照射时产生的条纹间距窄C.干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的D.薄膜上干涉条纹基本上是水平的[解析]由于重力的作用，肥皂膜上薄下厚，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故B正确；干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故C错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确。双缝干涉图样的特点1.单色光的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，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：（1）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；（2）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。

AA.丙图可能为用红光做实验产生的条纹，表明红光波长较长B.丙图可能为用紫光做实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.丙图可能为用紫光做实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.丙图可能为用红光做实验产生的条纹，表明红光波长较短[解析]根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大。2.（多选）在光的双缝干涉现象中，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光C.单色光双缝干涉条纹中，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，把入射光由波长长的光换成波长短的光，相邻两个亮条纹间距将变窄AD

C1.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.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D.在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生B[解析]在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，A错误，B正确；在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，C错误；两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便观察，D错误。2.（多选）在单色光的双缝干涉实验中(

)A.两列光波谷和波谷重叠处出现暗条纹B.两列光波峰和波峰重叠处出现亮条纹C.两个狭缝到光屏的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹D.两个狭缝到光屏的路程差是光波长的奇数倍时，出现暗条纹BC[解析]两列光的波峰与波峰相遇处和波谷与波谷相遇处都出现亮条纹，故A错误，B正确；两个狭缝到光屏的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹，是光半波长的奇数倍时，出现暗条纹，故C正确，D错误。

B

[解析]双缝干涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看作是由许多个点光源沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源，故B正确。4.（多选）以下是对一些生活现象的解释，你认为正确的是(

)A.太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液薄膜发生了干涉现象B.“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象C.用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象D.雨后会出现彩虹，是因为发生了干涉现象AC[解析]太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，故A正确；“海市蜃楼”是光的折射和全反射现象，故B错误；将两片玻璃片捏在一起，会看到许多彩色花纹，这是薄膜干涉现象，故C正确；雨后会出现彩虹，是光的色散现象，故D错误。

C

BC

[解析]利用光的薄膜干涉来检查平面的平滑情况，就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层，用单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射形成两列相干光源。如果被检测的平面是平的，那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上。若是被测平面的某处凹下去了，这时干涉条纹就不在一条直线上，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。这是因为凹处的两束反射光的路程差变大，它只能与膜厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹（路程差相同的干涉条纹为同一级，一般路程差大的干涉条纹级别高，路程差小的干涉条纹级别低），显然凹处的级别增大，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹，故C正确。同理，若是被测平面某处凸起来了，则该处的干涉条纹将与膜薄一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹，故B正确。7.一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平