4.3光的干涉学案高二上学期物理人教版选择性

4.3光的干涉(1)【学习目标】1．观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点2．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点【问题导入】肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？【学习任务一】光的双缝干涉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，有利的证明了光是一种。2．双缝干涉实验(杨氏干涉实验)(1)实验过程：让一束投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个，它们的频率、相位和振动方向总是的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生．(2)实验现象：在屏上得到的条纹．(3)决定条纹明暗的条件：狭缝S1和S2相当于两个、和都相同的波源，当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长的时，两列光波在这点相互加强，这里出现；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的倍时，两列光波在这点相互削弱，这里出现。(4)单缝屏的作用：获得一个(有唯一的频率和振动情况，例如激光、单色光)。如果选用激光可省去单缝屏，直接照射双缝。(5)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的。3．光的干涉条件：两列光的相同、恒定、相同。能发生干涉的两列波称为，两个光源称为，例如双缝S1、S2。【例1】(多选)关于光的干涉，下列说法不正确的是()A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定C．频率相同、振幅相同的两束光才能产生干涉D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹【变式训练】真空中，由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为()A.两个光源发出光的频率相同B．两个光源发出光的强度不同C.两个光源的光速不同D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源【学习任务二】干涉条纹和光的波长之间的关系问题：如图所示，波长为λ的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为d，两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l。设某一亮纹到P0的距离为x，请通过数学方法确定x与的λ、d、l关系。总结:相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距Δx＝。【例2】如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7m．则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．【变式训练】双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是()A．O点是红光的暗条纹B．O点不是蓝光的亮条纹C．红光的第一条亮条纹在P点的上方D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方4.3光的干涉(2)【学习目标】1.认识双缝干涉图样的特征2.知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。【学习任务一】干涉图样特点1．单色光的干涉图样：干涉条纹是相间的条纹，且条纹间距，波长，条纹间距。2．白光的干涉图样：干涉条纹是条纹，且中央条纹是的。这是由于各色光波长，条纹间距，但在中央条纹处光程差都，条纹都是，所以复合成。而在其它位置处不能完全重合，从而形成了干涉条纹．[例1]白光是复色光，包含各种颜色的光，不同颜色的光，其频率不同，因此在空气中传播时的波长不同．用白光做双缝干涉实验，在屏上可看到干涉条纹，若某点O与两狭缝的距离相等，则（）A．干涉条纹是黑白的，O处是亮条纹B．干涉条纹是黑白的，O处是暗条纹C．干涉条纹是彩色的，O处是亮条纹D．干涉条纹是彩色的，O处是暗条纹【学习任务二】薄膜干涉1．薄膜干涉中相干光的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的、恒定的相位差及相同的振动方向．2．薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现条纹；在另一些位置，两列波相遇后相互削弱，于是出现条纹．3．薄膜干涉的应用:(1)用干涉法检查平面的.(2)光学仪器上的.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薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的反射出两列光波，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；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。例2、（多选）如图所示，把一个表面是平面、下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，则（）A．圆环状条纹是光在凸透镜上下两个玻璃表面的反射光的干涉造成的B．圆环状条纹是平面玻璃和凸透镜之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的C．如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其他条件保持不变，则圆环状条纹的亮纹间距变大D．如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，则圆环状条纹的亮纹间距变小【变式训练】市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使在被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A.eq\f(1,8)λB.eq\f(1,4)λC.eq\f(1,2)λD.λ巩固练习1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为（）A．手电筒射出的光是单色光B．干涉图样太细小看不清楚C．周围环境的光太强D．这两束光为非相干光2．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，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮3．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率，方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距就可以计算出该矿泉水的折射率。则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（）A．B．C．该矿泉水的折射率为D．该矿泉水的折射率为4．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）A．增大S1与S2的间距B．减小双缝到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将整个装置放在水中5．小陆同学带领某研究小组观察杨氏双缝实验，如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，由和发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝和的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的暗条纹为1号暗条纹，与1号暗条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，1号亮条纹上侧相邻的暗条纹为2号暗条纹，则处的暗条纹恰好是10号暗条纹。设直线的长度为，的长度为，则等于（）B． C． D．6．用干涉法检查工件表面的质量，产生的干涉条纹是一组平行等距的直条纹．图中虚线所示标准样板或者玻璃板变厚，薄片位置不变，则（）A．若标准样板变厚，干涉条纹间距将变大B．若玻璃板变厚，干涉条纹间距将变大C．若玻璃板变厚，干涉条纹间距将变小D．无论是标准样板还是玻璃板变厚，干涉条纹间距将不变7．如图所示甲为用干涉法检查平面平整程度装置．如图所示乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是________（凹下或凸起）；若仅增大单色光的频率，干涉条纹将________（变密或变疏）；若仅减小薄片的厚度，干涉条纹将________（变密或变疏）．8．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大