4.3光的干涉（教学课件）高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

§3光的干涉高二物理（人教版2019）选择性必修第一册第四章光观察与思考：新课引入1.为什么肥皂泡和雨后路上的油膜是彩色的呢？2.这些彩色的图样是怎样形成的？光的双缝干涉01干涉条纹和光的波长之间的关系02学习目标薄膜干涉03

两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强(波峰与波峰、波谷与波谷叠加),而在某些区域振动减弱(波峰与波谷叠加);且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔.这种现象叫波的干涉。复习回顾：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？新课讲授新课讲授光的双缝干涉托马斯·杨1.装置特点：1）双缝到单缝的距离相等2）双缝很近d=0.1mm3.单缝作用：

获得线光源．4.双缝作用：获得两个频率相同、振动完全相同的相干光源.一、光的双缝干涉新课讲授2.滤光片作用：

获得单色光．单色激光束屏等间距4、双缝干涉图样特点：S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝中央亮条纹明暗相间思考：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？请用我们所学的波动知识来解释。叠加（振动）加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。新课讲授PP1S2－P1S1=d光程差S1S2P1P讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？新课讲授（1）中央明条纹形成的原因S1S2PP中央亮纹

由于S1S2到中央亮纹的距离是相等的,又由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故出现亮纹。双缝S1S2屏幕光程差：δ=0光程差：δ=S1P－S2P新课讲授S1S2P1PdS1S2P1P1P1S1P1S2dS1S2P1d=λ/2光程差d=

λ/2

，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）（2）第一暗纹形成原因新课讲授S1S2P2PdS1S2P2P2P1S1P1S2dS1S2P2d=λ光程差d=

λ

，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(亮）（3）第一亮纹形成原因新课讲授光程差：S1S2P1Pl（4）双缝干涉规律n=0、1、2、3……暗纹：n=0、1、2、3……亮纹：新课讲授1.光的双缝干涉实验，有力的证明了光具有什么样的特性？思考与讨论：新课讲授2.光的双缝干涉条纹特征，如条纹间距、宽度等，能反映出光的波长、频率等信息吗？3.不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有什么不同？Mr2-r1=dsinθ两列波的路程差为波长的整数倍，即：（k=0,1,2…)出现亮条纹，亮条纹位置为：二、干涉条纹和光的波长之间的关系

相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为:新课讲授1.相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素：（2）双缝之间的距离d:（3）双缝与屏间的距离l

:S1S2P1Pl波长越大，相邻的亮纹间距越大（1）波长λ:d越小，相邻的亮纹间距越大l越大，相邻的亮纹间距越大d新课讲授各色光在真空中的波长光的颜色波长nm光的颜色波长nm红770－620绿580－490橙620－600蓝－靛490－450黄600－580紫450－400（2）不同颜色的光频率不同：f红<f橙<f黄<f绿<f青<f蓝<f紫（1）相同介质中，不同的光波长不同：λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫（3）相同双缝干涉装置，不同的光条纹间距不同：Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫2.不同单色光干涉条纹宽度：新课讲授新课讲授用白光做双缝干涉实验3.白光的干涉图样特点：（1）明暗相间的彩色条纹；（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侧，紫光在内侧。新课讲授新课讲授用肥皂膜做薄膜干涉实验思考与讨论：1.你会看到什么现象？新课讲授2.为什么会出现这样的现象？由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。前表面后表面三、薄膜干涉1.薄膜干涉成因：新课讲授光程差为半波长的偶数倍，形成亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。观察条纹的方向，是竖直还是水平？想想为什么？三、薄膜干涉三、薄膜干涉2、应用照相机的增透膜新课讲授增透膜薄膜厚度

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。增透膜厚度：新课讲授标准样板待检部件空气薄层

取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，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。检查表面的平整程度三、薄膜干涉新课讲授标准样板待检部件空气薄层（1）光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉.（2）如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹.三、薄膜干涉新课讲授

如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的，如图甲；如果观察到的干涉条纹如图乙丙，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。甲乙丙被检测平面薄片标准样板单色光三、薄膜干涉新课讲授讨论与思考：

根据我们刚才学习的薄膜干涉的知识，你是否可以解释为什么肥皂泡和雨后路上的油膜是彩色的呢？新课讲授课堂小结光的干涉双缝干涉实验装置：双缝干涉仪干涉条件：频率相同、振动情况相同的光干涉图样：单色光是明暗相间、等间距的条纹明暗条件n=0、1、2、3……明纹：暗纹：n=0、1、2、3……条纹间距：薄膜干涉及应用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课堂练习【答案】C【详解】两列光波发生干涉的条件之一是频率相同，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，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不同，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹。故选C。课堂练习2．a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示，则下列叙述正确的是（）A．a光的频率较大 B．b光的频率较小C．a光的波长较大 D．b光的波长较大C课堂练习课堂练习D课堂练习课堂练习4．利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜。图1中，让单色光从上方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是（）A．图1中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏B．图1中将样板微微平行上移，条纹疏密不变C．在图1中如果看到的条纹如图2所示，说明被检平面在此处是凸起D．图3中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故B课堂练习【答案】B【详解】A．当将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，相邻亮条纹或暗条纹中心间距变小，所以干涉条纹会变密，故A错误；B．将样板平行上移，导致原来满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向着劈尖移动，但条纹疏密不变，故B正确；C．从弯曲的条纹可知，此处检查平面左边处的空气膜厚度与右面的空气膜厚度相同，知此处凹陷，故C错误；D．照相机、望远镜的镜头表面镀了一层透光的膜，可以增大某种光的透射强度，这种膜称为增透膜，这是利用了光的干涉现象，同时镀膜镜头看起来是有颜色的是因该种颜色的光没有增透造成的，故D错误。故选B。课堂练习5．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成