13.3 光的干涉

变式训练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，但屏上仍 有光亮 D．屏上无任何光亮
例2
图13－3－3
【自主解答】 如图13－3－3所示，双缝S1、S2 到光屏上任一点P的路程之差Δr＝S2S2′，当Δr等 于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰 或波谷，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点 出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍 时，S2达到波峰时，S1达到波谷，这样由S1和S2发 出的光在P点互相抵消，出现暗条纹．
例1
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不同 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
【精讲精析】 本题考查相干光的条件，题 中两光源发的光都是白光，频率不确定没法 比较，选项 A 错误．光的强度对光是否发生 干涉没有影响，选项 B 错误．光速在真空中 是确定的，但它对光的干涉也没影响，选项 C 错误．题中是两个独立光源，根据物体的 发光机理 ( 原子跃迁，以后学到 ) ，二者产生 的不是相干光，选项D正确． 【答案】 D
解析：选C.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
和绿光的频率不相等，不能发生干涉，因此屏
上不会出现干涉条纹．
亮、暗条纹的判断 在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1＝ 5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射 双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？ 分别为第几条亮纹或暗纹？
即时应用(即时突破，小试牛刀) 2 ．在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的 是( ) A ．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条 纹较远的是波长较长的红光 B ．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条 纹较远的是波长较短的紫光 C ．相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不 等的 D．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成 紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽
第三节 光的干涉
课标定位
第 三 节 光 的 干 涉
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课标定位 学习目标：1.掌握杨氏干涉实验及干涉形成的条 件． 2．掌握相干光源的概念． 重点难点：1.双缝干涉中波的叠加形成明暗条纹 的条件及判断方法． 2．干涉现象形成的原理分析．
课前自主学案
一、杨氏干涉实验 1．史实 托马斯· 杨 成功地观察 1801年，英国物理学家____________ 波 ． 到了光的干涉现象，证明了光的确是一种____ 2．实验 单色 光投射 如图13－3－1所示，让一束平行的_____ 到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近， 波源 ，它们的振动情况总是 两狭缝就成了两个______ 相同 的，两个波源发出的光在挡板后面的空间 ______ 相互叠加．
核心要点突破
一、对双缝干涉实验规律的理解 1．双缝干涉的示意图
图13－3－2
2．单缝屏的作用：获得一个线光源，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上后，又照到双缝S1、S2上，
这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完
全一致的相干光．
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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 致的，即振动方向总是相同的，总是同时过最高 点、最低点、平衡位置；暗条纹处振动步调总相 反．具体产生亮、暗条纹的条件为：
图13－3－1
3．现象 明暗相间 在屏上得到了_______________ 的条纹． 二、决定明暗条纹的条件 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长 的___________ 偶数倍 时(即恰好等于波长的_________ 时)整数倍 ，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹； 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长 奇数倍 的____________时，两列光在这里 __________，这里出现暗条纹． 相互削弱
特别提醒：(1)双缝干涉的条件是必须有相干光 源，且双缝间间距必须很小； (2)由于不同光源发出的光频率一般不同，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，而杨氏双缝干涉实 验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干 光源．
即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．(2011年南京高二检测)下列关于双缝干涉实 验的说法中正确的是( ) A ．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光 源 B ．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相 干光源 C ．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数 倍处出现暗条纹 D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝 与光屏之间的空间却没有干涉发生
三、光产生干涉的条件
频率 相同、振动 1 ．干涉条件：两列光的 ________
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．
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－6
1 m＝6( λ1) 2
解析：选 AC.题中两光源发出的光的半波长分 别为 1 1 － － λ1＝ × 480× 10 9 m＝ 2.40×10 7 m， 2 2 1 1 － － λ2＝ × 672× 10 9 m＝ 3.36×10 7 m， 2 2 因为 P、 Q 处到双缝的距离差可表示为 1 1 －6 s1＝ 1.68×10 m＝7( λ1)＝5( λ2) 2 2 s2＝ 1.44×10
二、双缝干涉图样的特点
1．单色光的干涉图样
若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的
条纹，且条纹间距相等．中央为亮条纹，两相
邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长
越大，条纹间距越大．
2．白光的干涉图样 若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且 中央条纹是白色的．这是因为： (1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形 成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处 形成亮条纹，从而复合成白色条纹． (2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红 光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距 宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能 完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹．
解析：选A.条纹间距与光的波长成正比，在可 见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏 离中央亮条纹最远的是红光，A正确、B错．双 缝干涉现象中，相邻亮条纹或暗条纹是等宽等 间距的，故C错．红光的波长比紫光的波长大， 所以换成紫光后，相邻两亮条纹间距将变窄， 故D错．
课堂互动讲练
相干条件的理解与应用
解析：选B.在双缝干涉实验中，单缝的作用是 获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动 情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相 同的相干光源，故选项A错误、B正确．在两个 相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的 路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，选项C 错误．两列光波只要相遇就会叠加，满足相干 条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的 空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了 肉眼观察的方便，故选项D错误．
(1)亮条纹的条件 屏上某点 P 到两缝 S1 和 S2 的路程差正好是波长 的整数倍或半波长的偶数倍． λ 即 |PS1－PS2|＝ kλ＝ 2k·(k＝ 0,1,2,3„) 2 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纹．
(2)暗条纹的条件 屏上某点到两条缝 S1 和 S2 的路程差正好是半波 长的奇数倍． λ 即 |PS1－PS2|＝ (2k＋1) (k＝ 0,1,2,3„) 2