高中物理第五章光的波动性1光的干涉省公开课一等奖新课获奖课件

1光干涉第五章光波动性1/36[学习目标]1.知道光干涉现象和产生干涉现象条件，知道光是一个波.2.了解相干光源和产生干涉现象条件.3.了解明暗条纹成因及出现明暗条纹条件.4.了解薄膜干涉成因，知道薄膜干涉现象和应用.2/36内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知扎实基础3/36自主预习4/36一、双缝干涉1.1801年，英国物理学家

在试验室里成功地观察到了光干涉.2.双缝干涉试验(1)试验过程：激光束垂直射到两条狭缝S1和S2上，S1和S2相当于两个完全相同光源，从S1和S2发出光在挡板后面空间叠加而发生

现象.(2)试验现象：在屏上得到

条纹.(3)试验结论：光是一种

.托马斯·杨干涉明暗相间波5/363.出现明、暗条纹条件光从两狭缝到屏上某点旅程差为半波长

(即波长λ

)时，这些点出现明条纹；当旅程差为________________时，这些点出现暗条纹.偶数倍整数倍6/36二、薄膜干涉1.原理：以肥皂膜为例，单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后两个表面反射回来两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉，肥皂泡上就出现了

条纹或区域.2.图样：以光照射肥皂泡为例，假如是单色光照射肥皂泡，肥皂泡上就会出现明暗相间条纹或区域；假如是白光照射肥皂泡，液膜上就会出现彩色条纹.3.应用：检验平面平整程度.原理：空气层上下两个表面反射两列光波发生

.明暗相间干涉7/361.判断以下说法正误.(1)两只相同手电筒射出光在同一区域叠加后，看不到干涉图样原因是干涉图样太细小看不清楚.(

)(2)屏上到双缝旅程差等于半波长整数倍，此处为暗条纹.(

)(3)水面上油膜展现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加结果.(

)(4)观察薄膜干涉条纹时，应在入射光另一侧.(

)[即学即用]××××答案8/362.如图1所表示，在杨氏双缝干涉试验中，激光波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2旅程差为7.95×10－7m.则在这里出现应是_______(填“亮条纹”或“暗条纹”).答案图1暗条纹9/36重点探究10/36一、双缝干涉试验[导学探究]

如图2为双缝干涉示意图，单缝发出单色光投射到相距很近两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源，发出光向右传输，在后面屏上观察光干涉情况.(1)两条狭缝起什么作用？答案光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同光源.(2)在屏上形成光干涉图样有什么特点？答案在屏上形成明暗相间、等间距干涉条纹.答案图211/36[知识深化]1.杨氏双缝干涉试验(1)双缝干涉装置示意图试验装置如图3所表示，有光源、单缝、双缝和光屏.图312/36(2)单缝作用：取得一个线光源，使光源有唯一频率和振动情况.也可用激光直接照射双缝.(3)双缝作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致相干光.2.光产生干涉条件两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉试验是靠“一分为二”方法取得两个相干光源.3.干涉图样(1)单色光干涉图样：干涉条纹是等间距明暗相间条纹.(2)白光干涉图样：中央条纹是白色，两侧干涉条纹是彩色条纹.13/36解析分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，所以屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮.例1在双缝干涉试验中，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.只有红色和绿色双缝干涉条纹，其它颜色双缝干涉条纹消失B.红色和绿色双缝干涉条纹消失，其它颜色干涉条纹依然存在C.任何颜色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√答案解析14/36总结提升两束光发生干涉条件是两束光频率相同、相位差恒定、振动情况相同.15/36二、双缝干涉图样中亮、暗条纹判断如图4所表示，设屏上一点P到双缝距离分别为r1和r2，旅程差Δr＝r2－r1.(1)亮条纹条件：屏上某点P到两条缝S1和S2旅程差恰好是波长整数倍或半波长偶数倍.即：Δr＝kλ＝图4k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上O处，为亮条纹，此处条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹.k为亮条纹级次.(2)暗条纹条件：屏上某点P到两条缝S1和S2旅程差恰好是半波长奇数倍.即：Δr＝k为暗条纹级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开.16/36例2如图5所表示是双缝干涉试验装置，使用波长为600nm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P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2旅程差为一个波长)，现换用波长为400nm紫光源照射单缝，则A.P和P1仍为亮条纹B.P为亮条纹，P1为暗条纹C.P为暗条纹，P1为亮条纹D.P、P1均为暗条纹√答案解析图517/36解析从单缝S射出光被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射出光到P点旅程差为零，所以中央是亮条纹，不论入射光是什么颜色光，波长多大，P点都是中央亮条纹.而分别由S1、S2射出光到P1点旅程差刚好是橙光一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙.当换用波长为400nm紫光时，|P1S1－P1S2|＝600nm＝

则两列光波抵达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出光抵达P1点时相互减弱，所以，在P1点出现暗条纹.总而言之，选项B正确.18/36总结提升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)旅程差与波长比值，要记住旅程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹，还要注意这一结论成立条件是：两个光源为相干光源.19/36针对训练如图6所表示，用频率为f单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2距离之差|r1－r2|应为√答案解析图620/36三、薄膜干涉[导学探究]

儿童吹出肥皂泡、热菜汤表面油花、马路上积水表面油膜，都会看到彩色条纹，这些彩色条纹是怎样形成呢？答案

由薄膜干涉造成.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射两列光叠加，形成干涉条纹.因为白光中各色光波长不一样，干涉后条纹间距不一样，薄膜上就会出现彩色条纹.答案21/36[知识深化]薄膜干涉中色散(1)薄膜干涉中相干光取得光照射到薄膜上，在薄膜前、后两个面反射光是由同一个实际光源分解而成，它们含有相同频率、恒定相位差.(2)薄膜干涉原理光照在厚度不一样薄膜上时，前、后两个面反射光旅程差等于对应位置膜厚度2倍，在一些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互减弱，于是出现暗条纹.22/36(3)薄膜干涉是经薄膜前后面反射两束光叠加结果：出现亮条纹位置，两束光旅程差Δr＝kλ(k＝0,1,2，3，…)，出现暗条纹位置，两束光旅程差Δr＝23/36解析因为在光干涉中亮、暗条纹位置取决于两列光波相遇时经过旅程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜厚度.因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚楔形膜，厚度相等位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必定是水平，由此可知只有选项B正确.例3用单色光照射位于竖直平面内肥皂液薄膜，所观察到干涉条纹为答案解析√24/36总结提升1.因为薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射两束光叠加而形成，所以观察时眼睛与光源应在膜同一侧.2.在光薄膜干涉中，前、后表面反射光旅程差由膜厚度决定，所以薄膜干涉中同一亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同地方，所以又叫等厚干涉，每一条纹都是水平.3.用单色光照射得到明暗相间条纹，用白光照射得到彩色条纹.25/36A.N上表面A处向上凸起B.N上表面B处向上凸起C.N上表面A处向下凹陷D.N上表面B处向下凹陷例4

(多项选择)如图7甲所表示，用单色光照射透明标准板M来检验平面N上表面平滑情况，观察到如图乙所表示条纹中P和Q情况，这说明答案解析图7√√26/36解析空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条亮(暗)条纹上各处空气薄膜厚度相同，所以可知被检验平面发生弯曲P处空气厚度本应该比同一条纹上其它位置空气厚度小，而实际上厚度一样，故A处存在凹陷，同理可知B处存在凸起.27/36总结提升薄膜干涉应用1.检验平面平整度原理光线经空气薄膜上、下两面反射，得到两束相干光，假如被检测平面是光滑，得到干涉条纹是等间距.假如被检测平面某处凹下，则对应条纹提前出现，假如某处凸起，则对应条纹延后出现.2.增透膜原理在增透膜前、后表面反射两列光波形成相干波，当旅程差为半波长奇数倍时，两光波相互减弱，反射光能量几乎等于零.28/36达标检测29/361234解析两灯泡不是相干光源，故选C.1.(双缝干涉试验)用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到是A.明暗相间条纹 B.彩色条纹C.一片红光 D.晃动条纹√答案解析30/3612342.(亮、暗条纹判断)在双缝干涉试验中，双缝到光屏上P点距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹情况是A.用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹B.用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C.用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹D.用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹√答案解析31/361234因P点到双缝距离之差Δx＝0.6μm＝λ1，所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹.所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故选项C正确.32/3612343.(薄膜干涉)用如图8所表示试验装置观察光薄膜干涉现象.图(a)是点燃酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立附着一层肥皂液薄膜金属线圈.将金属线圈在其所在竖直平面内迟缓旋转，观察到现象是A.当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B.当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C.当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D.干涉条纹保持不变√答案解析图833/361234解析

在重力作用下肥皂液薄膜竖截面是梯形，前后两面反射光叠加而形成干涉条纹，金属线圈在其所在平面内迟缓旋转并不能影响肥皂液薄膜竖截面，故金属线圈在其所