人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案3：4 3 光的干涉

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE14.3光的干涉〖学习目标〗1.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。2.理解杨氏双缝干涉实验亮暗条纹产生的条件。3.了解薄膜干涉现象，并了解薄膜干涉的应用。〖自主学习〗要点一光的双缝干涉让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2要点二干涉条纹和光的波长之间的关系相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx=ld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，出现了亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹③。自主思考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？（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？（3）发生双缝干涉时观察到的实验现象是什么？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？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？（2）薄膜干涉条纹有什么特点？名师『点石成金』1.1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。2.当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时（即恰好等于波长的整数倍时），两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这一点相互削弱，这里出现暗条纹。3.相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx=ldλ，已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距〖课堂探究〗探究点一光的双缝干涉情景1.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，可省去单缝屏。托马斯·杨那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。3.双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S24.屏上某处出现亮、暗条纹的条件（1）亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。即|P（2）暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。即|P5.干涉条纹和光的波长之间的关系相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx=ld例1在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的x单色光aA.单色光a和b分别照射时，均出现亮条纹B.单色光a和b分别照射时，均出现暗条纹C.单色光a照射时出现亮条纹，单色光b照射时出现暗条纹D.单色光a照射时出现暗条纹，单色光b照射时出现亮条纹规律方法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。探究点二薄膜干涉及其应用情景2.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？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）检查平面的平滑度如图所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。（2）光学镜头上的增透膜光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜。因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的14，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为λ2例2(多选)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图a是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图b是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。下面说法正确的是()A.若要观察到图b中的干涉图样，人应位于金属丝圈的左侧B.若要观察到图b中的干涉图样，人应位于金属丝圈的右侧C.若将金属丝圈在其所在的竖直平面内沿顺时针方向缓慢旋转某一角度，则观察到的现象是干涉条纹沿顺时针方向旋转D.若将金属丝圈在其所在的竖直平面内沿顺时针方向缓慢旋转某一角度，则观察到的现象是干涉条纹图样保持不变规律方法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。〖课堂达标〗1.（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()A.A点出现亮条纹 B.B点出现亮条纹C.C点出现暗条纹 D.C点出现亮条纹2.如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验（其他条件不变）时，则同侧第二条暗条纹的位置()A.仍在P处 B.在P点上方C.在P点下方 D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到3.瓦斯在隧道施工、煤矿采掘中危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示，在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体()A.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()A.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

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖自主学习〗①〖答案〗（1）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）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）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〖答案〗（1）公式中Δx指的是相邻亮条纹或暗条纹的间距，d指的是双缝间距，l指的是双缝到屏的距离，λ指的是光的波长。（2）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〖答案〗（1）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）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。〖课堂探究〗情景1.〖答案〗相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx=Ldλ，保持双缝到光屏的距离L例1〖答案〗C〖解析〗单色光a的波长λ1=cf1=3×1085.0×1014m=0.6×10-6m=0.6μm，单色光b的波长λ2=cf2=3×108情景2.〖答案〗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。例2〖答案〗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。〖课堂达标〗1.〖答案〗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。2.〖答案〗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。3.〖答案〗A〖解析〗如果屏的