2018-2019学年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振 第1讲 光的干涉学案 鲁科版选修3-4

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1、第1讲　光的干涉[目标定位]　1.知道光的干涉现象，知道光是一种波.2.理解相干光源和产生干涉现象的条件.3.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.4.了解双缝干涉测量光的波长的实验原理，能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长.5.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的现象和应用．一、光的干涉及其产生条件1．要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向．2．出现明、暗条纹的条件如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，那么，这两束光波互相加强，在那里就出亮条纹；如果两列光波到达某点时，路程差为半波长的奇数倍，就出现暗条纹．3．条纹间距：双缝干涉实验

2、中，相邻两条亮纹或暗纹间的距离：Δy＝λ二、科学探究——测定光的波长原理：在双缝干涉实验中，测出光屏上亮(暗)条纹的宽度，利用公式λ＝Δy求出光波的波长．想一想　实验中为什么不直接测出相邻两条亮条纹间的距离Δy，而要测出n个亮条纹间的距离，再求平均值？答案　由于光的波长很小，实验中条纹宽度很小，直接测出一条条纹的宽度不准确或较难实现，只能先测出n个条纹间距，再求相邻亮条纹间的距离，这样既便于测量，又可以减小误差．三、薄膜干涉及其应用1．薄膜干涉：由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象．2．成因竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用，下面厚，上面薄，因此在膜上不同的位置，来自

3、前后两个面的反射光所走的路程不同．这两列波在一些地方叠加后相互加强，出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现暗条纹．3．常见的薄膜干涉现象(1)白光照射肥皂液膜出现彩色条纹；(2)蚌壳内表面透明薄膜上呈现各种色彩；(3)有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带；(4)有透明薄膜保护层的激光唱片呈现彩色．4．应用：检查平面的平整程度．想一想　热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都会看到彩色的条纹，这些彩色条纹是如何形成的呢？答案　由薄膜干涉造成的．白光照射在油膜表面，被薄膜前、后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹．由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同

4、，薄膜上就会出现彩色花纹．一、杨氏双缝干涉实验1．双缝干涉的装置示意图图1实验装置如图1所示，有光源、单缝、双缝和光屏．(1)单缝的作用：获得一束线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．也可用激光直接照射双缝．(2)双缝的作用：这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光．2．产生干涉的条件两列光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同．本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的．3．干涉图样(1)若用单色光作光源，则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．(2)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中间条纹是白色的．4．实验结论光是一种波．　　　　　　　　　　　

5、　　　　　　　　例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，其他颜色的干涉条纹依然存在C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮解析　两列光波发生干涉的条件之一是频率相等，利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不

6、等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮，故C对．答案　C借题发挥　明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题做出正确判断的关键，该知识点必须记住.二、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：

7、PS1－PS2

8、＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…)k＝0时，PS1＝PS2，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S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：

9、PS1－PS

10、2

11、＝(2k－1)·(k＝1,2,3，…)k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．例2　图2如图2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P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400nm的紫光源照射单缝，则(　　)A．P和P1仍为亮点B．P为亮点，P1为暗点C．P为暗点，P1为亮点D．P、P1均为暗点解析　从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光