2019-2020学年高中物理第十三章光第3节光的干涉讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第3节光的干涉1.英国物理学家托马斯·杨于1801年成功地观察到了光的干涉现象。2．双缝干涉图样：单色光——明暗相间的条纹。3．干涉条件：两列光的频率相同，振动方向相同，相位差恒定。4．出现明纹与暗纹的条件：两光源到屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹，奇数倍时出现暗条纹。一、杨氏干涉实验1．物理史实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，开始让人们认识到光的波动性。2．双缝干涉实验(1)实验过程：让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发

2、出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉。(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。(3)实验结论：证明光是一种波。二、光发生干涉的条件1．干涉条件两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。2．相干光源发出的光能够产生干涉的两个光源。3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，故一般情况下不易观察到光的干涉现象。1．自主思考——判一判(1)直接用强光照射双缝，发生干涉。(×)(2)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(×)(3)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间

3、的条纹。(√)(4)在双缝干涉实验中单缝屏的作用是为了获得一个线光源。(√)(5)双缝干涉实验证明光是一种波。(√)2．合作探究——议一议(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，如果入射光用白光，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。试想：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。对杨氏双缝

4、干涉实验的理解1．双缝干涉的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。3．双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照到双缝S、S上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情12况完全一致的相干光。4．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步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反。具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S和S的路程差正好是波长的整数倍或半波长的12偶数倍。即：λ

5、PS－PS

6、＝kλ＝2k(

7、k＝0,1,2,3……)122k＝0时，PS＝PS，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零12级亮条纹。k为亮条纹的级次。(2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S和S的路程差正好是半波长的奇数倍。即：12λ

8、PS－PS

9、＝(2k－1)(k＝1,2,3……)122k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。[典例]如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P点出现第一条亮条纹中心(即P到S、S的路程差为一个波长)，现换1112用波长为400nm的紫光光源照射单缝，则()A．P和P

10、处仍为亮条纹1B．P处为亮条纹，P处为暗条纹1C．P处为暗条纹，P处为亮条纹1D．P、P处均为暗条纹1[解析]从单缝S射出的光波被S、S两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P12点到S、S距离相等，即由S、S分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹。因而，1212无论入射光是什么颜色的光，波长多长，P点都是中央亮条纹。而P点到S、S的路程差刚好112是橙光的一个波长，即

11、PS－PS

12、＝600nm＝λ，则两列光波到达P点振动情况完全一致，1112橙13振动得到加强，因此出现亮条纹。当换用波长为400nm的紫光时，

13、PS－PS

14、＝600nm＝λ11122，则两列光波到达

15、P点时振动情况完全相反，即由S、S射出的光波到达P点时相互削弱，紫1121因此出现暗条纹。[答案]B双缝干涉中明暗条纹的判断方法(1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(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。1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同