选修3-4_13.3__光的干涉
高中物理 13.3 光的干涉 新人教版选修3-4
2.在杨氏双缝干涉实验中,如果不用激光光源而用一 般的单色光源,为了完成实验可在双缝前边加一单缝 获得线光源,如图所示,在用单色光做双缝干涉实验 时,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向 上移动,则 ( )
A.不再产生干涉条纹 B.仍可产生干涉条纹,且中央亮纹P的位置不变 C.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置向上移 D.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向下移
将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上 方的干涉条纹情况,下列叙述正确的是 ( )
A.O点出现红光的亮条纹 B.红光的第一条亮条纹在P点的上方 C.O点不出现蓝光的亮条纹 D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
【解析】选A、B。中央O点到S1、S2的路程差为零,所 以换不同颜色的光时,O点始终为亮条纹,选项A正确, C错误;波长越长,条纹间距越宽,所以红光的第一条 亮条纹在P点上方,蓝光的第一条亮条纹在P点下方, 选项B正确,D错误。
3.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 况完全一致的相干光。
4.产生亮、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,即振动方向总是相同;暗条纹处 振动步调总是相反。具体产生亮、暗条纹的条件为
【解析】选D。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹, 所有条纹宽度相同且等间距,故A、C是红光、蓝光各 自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样;单缝衍 射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗, 而波长越长,中央亮条纹越粗,故B、D是衍射图样, 紫光波长较短,则中央亮条纹较细,故B是紫光的衍射 条纹,D是黄光的衍射条纹。故选D。
2
【解析】选B、D。在双缝干涉实验中,当某处距双缝
2019-2020年人教版高中物理选修3-4教学案:第十三章 第3节 光的干涉含答案
第3节光_的_干_涉一、杨氏干涉实验 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,开始让人们认识到光的波动性。
2.双缝干涉实验(1)实验过程:让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,两狭缝相距很近,两狭缝就成了两个波源,它们的频率、相位和振动方向总是相同的,两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉。
(2)实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹。
(3)实验结论:证明光是一种波。
二、光发生干涉的条件 1.干涉条件两列光的频率相同、振动方向相同、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。
3.一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因由于不同光源发出的光的频率一般不同,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。
1.英国物理学家托马斯·杨于1801年成功地观察到了光的干涉现象。
2.双缝干涉图样:单色光——明暗相间的条纹。
3.干涉条件:两列光的频率相同,振动方向相同,相位差恒定。
4.出现明纹与暗纹的条件:两光源到屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹,奇数倍时出现暗条纹。
1.自主思考——判一判(1)直接用强光照射双缝,发生干涉。
(×)(2)若用白光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。
(×)(3)若用单色光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。
(√)(4)在双缝干涉实验中单缝屏的作用是为了获得一个线光源。
(√)(5)双缝干涉实验证明光是一种波。
(√)2.合作探究——议一议(1)两只手电筒射出的光束在空间相遇,能否观察到光的干涉现象?提示:不能。
两只手电筒射出的光束在空间相遇,不满足光发生干涉的条件,不能观察到光的干涉现象。
(2)在双缝干涉实验中,如果入射光用白光,在两条狭缝上,一个用红色滤光片(只允许通过红光)遮挡,一个用绿色滤光片(只允许通过绿光)遮挡。
人教版选修3-4 13.3 光 的 干 涉 教案
课时13.3 光的干涉 1.通过实验观察,认识光的干涉现象。
理解光是一种波,干涉是波特有的性质。
2.明确光产生干涉的条件以及相干光源的概念。
3.理解干涉的原理、干涉条纹形成的原因及特点,能够利用明暗条纹产生的条件解决相应的问题。
重点难点:光的干涉产生的条件,形成明暗条纹的条件,以及双缝干涉中明暗条纹的有关计算。
教学建议:本节主要讲杨氏双缝干涉实验和决定条纹间距的条件。
教学中要注意回顾和应用机械波干涉的相关知识,分析光屏上明暗条纹的分布规律,这可以进一步加深学生对光的波动性的认识。
本节做好光的干涉的演示实验是使学生正确理解本节知识的关键。
导入新课:在托马斯·杨之前,不少人都曾进行过光学实验,试图找到证明光的波动性的有力证据:光的干涉和衍射现象。
但这些实验都失败了,原因是他们不能找到相干光源。
直到1801年托马斯·杨做了著名的干涉实验,为光的波动说奠定了基础。
杨氏干涉实验巧妙地解决了相干光源问题,它的巧妙之处在哪?1.杨氏干涉实验(1)1801年,英国物理学家①托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
证明光的确是一种②波。
(2)双缝干涉实验:让一束③单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,就形成了两个波源,它们的④频率、⑤相位和⑥振动方向总是相同。
这两个波源发出的光在挡板后互相叠加,挡板后面的屏上就可以得到⑦明暗相间的条纹。
2.决定条纹间距的条件(1)出现亮条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的⑧偶数倍时(即恰好等于波长的⑨整数倍时),两列光在这点相互⑩加强,这里出现亮条纹。
(2)出现暗条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互削弱,这里出现暗条纹。
1.杨氏实验观察到的是什么现象?为什么说它证明了光是一种波?解答:干涉现象,干涉现象是波特有的现象。
2.双缝干涉实验中为什么用激光做光源?解答:激光亮度高、相干性好。
高中物理人教选修3-4第十三章第三节光的干涉
L2
(xΒιβλιοθήκη d 2)2L2 2
L2
(x
d )2 2
不同单色光的双缝图样干涉比较 红光 蓝光
自然光
(应用)你能否根据所学的知识,设计
一测量某种可见光波长的方案?
x L
d
d x
L
测量 (1)双缝的间距d (2)光屏到挡板的距离L (3)相邻两条条纹的间 距∆x
观察不同单色
光的双缝干涉条 纹的情况,可以 得到的信息?
单自
S1
色然
S d
光
S2
l
双缝
∆x
屏
相同光源下,双缝距离 d 不变, 增大双缝到屏的距离 l ,观察干涉 图样的变化
相同光源下,双缝到屏的距离 l 不 变,增大双缝距离 d ,观察干涉图 样的变化
在双缝距离 d 不变,双缝到屏的距离 l 不变, 观察不同光源下,干涉图样的变化
小结:
1、中央是明纹 2、明暗相间的等间 距( ∆ x )条纹 3、
光的波长的测定:
光的 颜色
红 橙
黄
各色光在真空中的波长
波长
光的
波长
nm
颜色
nm
770-620
绿
580-490
620-600
蓝- 靛
490-450
600-580
紫
450-400
红光波波长长最最大,
d L
x
*七种单色光的综合性质对比
特征量
红光→紫光
干涉条纹
间距(Δx)
由大到小
真空中的 波长( λ)
频率(ν)
r1
x
r2
o 明纹 or 暗纹
光 =r2 r1= k,k 0,1, 2,L ,明条纹
人教版高中物理选修3-4课件13.3《光的干涉》
1.杨氏干涉实验 ①光的干涉条件: 相干光 ②干涉图样的特点
2.产生明暗条纹的条件 ①亮纹:光程差 δ = kλ ②暗纹:光程差 δ =(2k+1)λ/2
思考3: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。
讨论:亮纹和暗纹为什么相间(依次出现)呢?
P2
P1
P
P1 P2
S1
S2
d
P
P1S2-P1S1= d 光程差
S1 P
S1
S2 d
P
S2
S2
P
PS2
光程差d=0,S1、S2步调一致,该点振动加强。(亮)
条纹的位置 ( C )
A.仍在P处 B.在P点的上方 C.在P点的下方
P
2
1
0
1
2
D.将不存在亮条纹
2.在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走 过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即 n=0 对应的那 条亮条纹),双缝屏上有上下两条狭缝,如果在双缝屏后用一
块极薄的透明玻璃片遮盖下方的缝隙,则中央亮条纹将( C )
P1
S1
P
S2
l
亮纹 s 2n n=0、1、2、3……
2 暗纹 s (2n 1) n=0、1、2、3……
2
思考1:下图中P点为明条纹还是暗条纹?
思考2:设单色光的波长为λ,若P1为靠近
中央最近的明条纹,则:P1S2-P1S1=?
Q2
S1
P1
*
Q1
S
选修3-4_13[1].3_光的干涉
∆s = (2n +1) •
λ
2
取整数) ( n取整数)
观察不同单色光的 双缝干涉条纹的情 有何特点? 况,有何特点?
七种单色光的综合性质对比一览表
特征量 干涉条纹间 距(∆x) ) 真空中的波 长( λ) ) 频率( 频率(ν)
红光→紫光 红光 紫光 由大到小 由大到小 由小到大
白光的双缝干涉: 白光的双缝干涉:
P1
P1S因分析 明条纹形成的原因
“中央明纹”的形成原 中央明纹” 因 光程差δ 光程差δ= 0 光程差δ= 光程差 S1P-S2P -
双缝 屏幕
由于S 到中央亮纹的距离是相等的, 由于 1S2到中央亮纹的距离是相等的 由于从S 又由于从S1S2发出的光是振动情况完全 相同,那么, 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, 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, 其中一条光传来的是波谷时,另一条 传来的也一定是波谷, 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 与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A 为最大, =A1+A2为最大,P点总是振动加强的地 方,故出现亮纹 S1 S2
S1 S2
Q1 第一暗纹 P 中央亮纹
λ/2 Q1
δ= λ/2
S2 λ/2
暗条纹形成的原因
双缝 屏幕
取P点上方的点Q1,与两个狭缝S1、 点上方的点Q 与两个狭缝S S2路程差δ= S1-S2=λ/2 路程差δ= 当其中一条光传来的是波峰,另 当其中一条光传来的是波峰, 一条传来的就是波谷, 一条传来的就是波谷,其中一条 光传来的是波谷, 光传来的是波谷,另一条传来的 一定是波峰, 一定是波峰,Q1点总是波峰与波 谷相遇,振幅最小, 谷相遇,振幅最小,Q1点总是振 动减弱的地方,故出现暗纹。 动减弱的地方,故出现暗纹。 S1
人教版选修3-4 第13章 第3节 光的干涉 课件(39张)
2.关于光的干涉,下列说法中正确的是( ) A.在双缝干涉现象里,相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间 距是不等的 B.频率相同的两列光一定能产生干涉 C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉 D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定
解析:选 C 在双缝干涉现象里,相邻两明条纹和相邻两暗 条纹的间距是相等的,A 错误;两列光波产生干涉时,频率必须 相同,但频率相同的光振动方向不一定相同,故不一定产生干涉, C 正确,B、D 错误.
B.P 是亮条纹,P1 是暗条纹
C.P 是暗条纹,P1 是亮条纹 D.P 和 P1 都是暗条纹
[解析] λλ橙 紫=64××1100--77 mm=1.5=32. P1 点对橙光:Δr=n·λ 橙, 对紫光:Δr=nλ 橙=n·32λ 紫=3n·λ2紫 因为 P1 与 P 相邻,所以 n=1,P1 点是暗条纹. 对 P 点,因为 Δr=0,所以仍是亮条纹,B 正确. [答案] B
3.两只手电筒射出的光束在空间相遇,能否观察到光的干涉 现象?
提示:两只手电筒射出的光束在空间相遇,不满足光发生干 涉的条件,不能观察到光的干涉现象.
|核心知识·记一记| 1.英国物理学家托马斯·杨于 1801 年成功地观察到了光的干 涉现象. 2.双缝干涉图样:单色光——明暗相间的条纹. 3.干涉条件:两列光的频率相同,振动方向相同,相位差 恒定. 4.出现明纹与暗纹的条件:两光源到屏上某点的距离之差 等于半波长的偶数倍时出现亮条纹,奇数倍时出现暗条纹.
课堂互动探究
析要点、研典例、重应用
★要点一 双缝干涉原理 |要点归纳|
1.双缝干涉的装置示意图:实验装置如图所示,有光源、 单缝、双缝和光屏.
2.单缝屏的作用:获得一个线光源,使光源有唯一的频率 和振动情况.如果用激光直接照射双缝,可省去单缝屏(托马斯·杨 当时没有激光).
高中物理人教版选修3-4课件:13.3 光的干涉
-6-
3.光的干涉
一 二 三
目标导航
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
二、对光的干涉现象中的“加强点”与“减弱点”的理解 若波叠加区中某点P,两列光波到P点的路程差Δs=nλ(n=0,1,2,…) 时,若S1波源发出的光传到P点是波峰,则S2波源发出的光传到P点也
-3-
3.光的干涉
目标导航
Z 知识梳理 Z重难典例透析
IANLITOUXI
2.光产生干涉的条件 (1)相干光源:如果两个光源发出的光能够产生干涉,这样的两个 光源叫作相干光源。激光器发出的光就是相干光源。 (2)干涉条件:两列光的频率相同,振动方向相同,相位差恒定。
D典例透析
IANLITOUXI
一、对相干光源的理解 两个光源发出的光满足相干条件,这样的光源叫相干光源。即相 干光源发出的光必须满足: (1)频率相等。 (2)振动方向一致。 (3)相位差恒定。 在机械波中,只要两波源满足频率相等、振动方向一致,则其相 位差一定恒定。因此教材中并没有刻意提出相位差恒定这一条件。 但在光波中,由于光是由大量原子中的核外电子跃迁产生的,对于 两个独立的光源来说,即使频率相等,其相位差也不恒定。因此,在 室内打开两盏电灯时,看不到干涉现象。
2
点振动情况始终相反 , 其振幅为两列波振幅之差的绝对值。
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3.光的干涉
一 二 三
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三、对双缝干涉实验中屏上某处出现亮、暗条纹条件的理解 频率相同、振动情况也完全相同的两个相干光源在屏上某处产 生亮、暗条纹的条件。 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,
高二物理选修34第十三章:第3节:光的干涉
第十三章光光具有波粒二象性。
光电效应现象说明波有粒子性;光的干涉、衍射和偏振现象说明光具有波动性,光波是横波。
麦克斯韦电磁场理论说明光是一种电磁波,赫兹用实验证实了光确实是一种电磁波。
激光是一种人造光源,具有很多特性,在科学研究和工农业生产中有广泛的应用。
3 光的干涉●教学目标一、知识目标1.通过实验观察,让学生认识光的衍射现象,知道发生明显的光的衍射现象的条件,从而对光的波动性有进一步的认识.2.通常学习知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律.二、能力目标1.通过讨论和对单缝衍射装置的观察,理解衍射条件的设计思想.2.在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上,培养学生比较推理能力和抽象思维能力.三、德育目标通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习,培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德.●教学重点单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件.●教学难点衍射条纹成因的初步说明.●教学方法1.通过机械波衍射现象类比推理,提出光的衍射实验观察设想.2.通过观察分析实验,归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现.3.通过对比认识衍射条纹的特点及变化,加深对衍射图象的了解.●教学用具JGQ型氦氖激光器25台,衍射单缝(可调缝宽度),光屏、光栅衍射小圆孔板,两支铅笔(学生自备),日光灯(教室内一般都有),直径5 mm的自行车轴承用小钢珠,被磁化的钢针(吸小钢珠用),投影仪(本节课在光学实验室进行).●课时安排:1课时1.实验:双缝干涉(1)装置:双缝、激光器、光屏(2)现象:屏上形成亮暗相间的条纹;条纹之间的距离相等,亮度相同(实际上由于衍射而不同)。
这就是光的干涉现象,今天我们来学习第一节:光的干涉。
第1课时:双缝干涉新课教学:一、双缝干涉1.什么是双缝干涉:平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上,在狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。
人教版选修3-4 13.3 光 的 干 涉 教案 word版含答案
课时13.3光的干涉1.通过实验观察,认识光的干涉现象。
理解光是一种波,干涉是波特有的性质。
2.明确光产生干涉的条件以及相干光源的概念。
3.理解干涉的原理、干涉条纹形成的原因及特点,能够利用明暗条纹产生的条件解决相应的问题。
重点难点:光的干涉产生的条件,形成明暗条纹的条件,以及双缝干涉中明暗条纹的有关计算。
教学建议:本节主要讲杨氏双缝干涉实验和决定条纹间距的条件。
教学中要注意回顾和应用机械波干涉的相关知识,分析光屏上明暗条纹的分布规律,这可以进一步加深学生对光的波动性的认识。
本节做好光的干涉的演示实验是使学生正确理解本节知识的关键。
导入新课:在托马斯·杨之前,不少人都曾进行过光学实验,试图找到证明光的波动性的有力证据:光的干涉和衍射现象。
但这些实验都失败了,原因是他们不能找到相干光源。
直到1801年托马斯·杨做了著名的干涉实验,为光的波动说奠定了基础。
杨氏干涉实验巧妙地解决了相干光源问题,它的巧妙之处在哪?1.杨氏干涉实验(1)1801年,英国物理学家①托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
证明光的确是一种②波。
(2)双缝干涉实验:让一束③单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,就形成了两个波源,它们的④频率、⑤相位和⑥振动方向总是相同。
这两个波源发出的光在挡板后互相叠加,挡板后面的屏上就可以得到⑦明暗相间的条纹。
2.决定条纹间距的条件(1)出现亮条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的⑧偶数倍时(即恰好等于波长的⑨整数倍时),两列光在这点相互⑩加强,这里出现亮条纹。
(2)出现暗条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互削弱,这里出现暗条纹。
1.杨氏实验观察到的是什么现象?为什么说它证明了光是一种波?解答:干涉现象,干涉现象是波特有的现象。
2.双缝干涉实验中为什么用激光做光源?解答:激光亮度高、相干性好。
高中物理选修3---4第十三章第三节《光的干涉》新课教学课件
复习回忆
※机械波的干涉:
※2.若两个波源的振动频率相 同、振动步调相反(反相,起振 方向相反)。
①若为加强点,则P点与两个波源的距离差: △X=X2-X1=(2k(+1k)=0λ,±/21,±2,±3……)
②若为减弱点,则P点与两个波源的距离差: △X=X2-X1=kλ (k=0,±1,±2,±3……)
∴△r
=
r2-r1≈
d x L
又:△r = nλ(亮条纹)
解得: x nL
d
L x xn xn1 d
四、相邻两个亮条纹(或暗条纹)的中心间距:
x L d
※其中d为双缝之间的间距, L为双缝到屏的间距,λ为 单色光的波长。
1、若双缝间距d一定,波长λ一定,则屏到双缝水平距离L越大, △x越大,条纹宽度越大)。 2、若双缝间距d一定,屏到双缝水平距离L一定,则波长λ越 大,△x越大,条纹宽度越大。
※令双缝间距为d,缝到屏的间
距为L,并且L》d, L》x,OO’
为双缝的中垂线,屏上P点到双
缝的间距分别为r1,r2,则:
推导:
r2
1
L2
(x
d )2 2
r2 2
L2
(x
d )2 2
则:
r2 2
-
r2
1
(r2
r1 )( r2
r1 )
2dx
∵L》d, L》x
r1
P
S1
r2
x
d O’ L
O
S2 △r
∴r1+r2≈2L
逐渐减小
思考:
问题:在杨氏双缝干涉实验中,如果撤去单缝前的滤光片, 改用白光入射,能否看到干涉条纹?为什么?
2020人教版高中物理选修3-4课件:13.3光的干涉(共27张PPT)
度相等的亮暗相间的条纹。波长越长,条纹
间距越大。
x L
(2)白光:
d
屏中央出现白色亮纹,两侧出现彩色条纹, 且内紫外红。
AC 1.在双缝干涉实验中,以下说法中正确的是( )
A.入射光波长越长,干涉条纹间距越大
B.入射光波长越长,干涉条纹间距越小
C.把入射光由绿光变成紫光,干涉条纹间距变小
D.把入射光由绿光变成红光,干涉条纹间距变小
红光的最大,紫光的最小。
..
2.由 x L
d x
d
L
得
。 说明从红
到紫,它们的波长越来越小。
三、可见光的波长的测定
牢记:红光波长最大,紫光波长最 小。
红光 蓝光 白光
四、干涉图样的特点
单色光,白光在同样的装置中做双缝干 涉实验,实验现象
(1)不同单色光:
屏中央出现亮纹,两侧出现间距、宽度、亮
完成练习册中课时分层作业(十三)
二、薄膜干涉的应用 a.干涉法检查平面
原理:在被检平面与透明样板间垫一个薄片,使 其间形成一个楔形的空气薄层.当用单色光从上面照 射时,入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波, 于是从反射光中看到干涉条纹.
检查工件的平整度
光在空气层的上下表面发生反射,这两
束反射光发生干涉.
如果被检测表面
的平整的,将看到与
C.用频率f1的单色光照射时,P点出现暗条纹
D.用频率f2的单色光照射时,P点出现暗条纹
由C=λf得:λ21=C/f21= 0.46μm, △s =0.6μm=1λ.51明λ条2暗纹条纹
1.课本56页1、2、3;
2.看完并深刻领会练习册中合作探究攻重 难中的考点1、2中的知识点之后再完成例题和 针对训练题。
(人教版)高中物理选修3-4课件:13.3光的干涉
物理 选修3-4
第十三章 光
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
测 达标训练
1-1:如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻 的波形图,实线表示波峰,虚线表示波谷.在此时刻,介质中 A 点为波峰相叠加点,B 点为波谷相叠加点,A、B 连线上的 C 点 为某中间状态相叠加点.如果把屏分别放在 A、B、C 三个位置, 那么( )
测 达标训练
在双缝干涉实验中,双缝到光屏上 P 点的距离之差为 0.6 μm,若分别用频率为 f1=5.0×1014 Hz 和 f2=7.5×1014 Hz 的 单色光垂直照射双缝,则 P 点出现亮、暗条纹的情况是( )
A.单色光 f1 和 f2 分别照射时,均出现亮条纹 B.单色光 f1 和 f2 分别照射时,均出现暗条纹 C.单色光 f1 照射时出现亮条纹,单色光 f2 照射时出现暗条 纹
D.单色光 f1 照射时出现暗条纹,单色光 f2 照射时出现亮条 纹
物理 选修3-4
第十三章 光
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
测 达标训练
思路点拨: 由双缝干涉出现亮、暗条纹的条件
kλ 亮条纹 k=0,1,2,…
|S1P-S2P|=2k+1 2 λ
暗条纹
k=0,1,2,…
求出两单色光的波长,看是否满足上述条件.
物理 选修3-4
第十三章 光
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
测 达标训练
物理 选修3-4
第十三章 光
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
测 达标训练
提示: 由于不同光源发出的光的频率一般不同,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.
选修3-4第十三章第2节光的干涉教案(2篇)
选修3-4第十三章第2节《光的干涉》一、教材分析本节是对干涉现象的初步认识,但是为下节双缝干涉实验做了重要的理论铺垫。
二、教学目标1、知识目标.通过实验观察认识光的干涉现象,知道从光的干涉现象说明光是一种波..掌握光的双缝干涉现象是如何产生的,何处出现亮条纹,何处出现暗条纹.掌握明条纹(或暗条纹)间距的计算公式及推导过程..知道不同色光的频率不同,掌握波长、波速、频率的关系..通过实验初步认识薄膜干涉现象,了解其应用.2、能力目标.通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束,理解相干光源的设计思想..通过根据波动理论分析单色光双缝干涉,培养学生比较推理,探究知识的能力..在认真观察实验事实的基础上,加强抽象思维能力的培养.3、德育目标通过对光的本性的初步认识,建立辩证唯物主义的世界观.三、教学重点难点教学重点:干涉图象的形成实验及分析教学难点:1.亮纹(或暗纹)位置的确定.2.亮纹(或暗纹)间距公式的推导四、学情分析(根据个人情况写)五、教学方法实验观察、理论分析、学案导学六、课前准备杨氏实验装置七、课时安排:1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标。
(三)合作探究、精讲点拨。
(1)双缝干涉实验[动手实验,观察描述] 介绍图20—2杨氏实验装置(出于时间和观察效果考虑,不在课堂上做这一实验)介绍侧重于单孔的作用,是获得来自同一光源的一束光波,双孔的作用是将同一束光波分成两束“振动情况总是相同的光束”.因为两孔相距0.08 mm 左右,很近,且与单孔屏上的孔距离相等,所以单孔的光会同时到达这两个孔,这两个孔将同一列光一分为二,因而两个小孔成了“两个振动情况完全相同的新波源,它们在屏上叠加,就会出现明暗相间的条纹”.(2)干涉条纹的成因 [比较推理,探究分析][师]通过实验,我们现在知道,光具有波动性.现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢?实验并总结:Δr =2n ·2λn =0、1、2…时,出现明纹. Δr =(2n +1) 2λ,n =0、1、2…时,出现暗纹.[师]综合前面分析,我们可以画出右面图示的双缝干涉结果. 同时介绍一下相干光源,强调干涉条件.[师]看来大家掌握得不错,下面我们可以讨论一些更复杂的问题. (3)条纹间距与波长的关系[深入观察 量化分析]指导学生分别用红色、紫色滤色片遮住双缝,观察线状白炽灯的干涉条纹(课本P 101图实—2),比较两种色光干涉条纹宽度,与课本第1页彩图2对照,得出结论:红光干涉条纹间距大于紫光干涉条纹间距.(注意其他条件相同,进行实验)图20—10[师]我们知道,不同色光的波长是不同的,那么干涉条纹间距的关系也就反映了不同色光的波长关系,干涉条纹间距和波长之间又有怎样的关系呢?同学们发挥数学方面的聪明才智,我们一起来寻找它们之间量的关系.(板书) [投影图20—11及下列说明]推导:(教师板演,学生表达) 由图可知S 1P =r 1[师]r 1与x 间关系如何? [生]r 12=l 2+(x -2d )2 [师]r 2呢? [生]r 22=l 2+(x +2d )2 [师]路程差|r 1-r 2|呢?(大部分学生沉默,因为两根式之差不能进行深入运算) [师]我们可不可以试试平方差? r 22-r 12=(r 2-r 1)(r 2+r 1)=2dx由于l »d,且l »x ,所以r 1+r 2≈2l ,这样就好办了,r 2-r 1=Δr =ld x [师]请大家别忘了我们的任务是寻找Δx 与λ的关系.Δr 与波长有联系吗? [生]有.[师]好,当Δr =2n ·2n =0、1、2…时,出现亮纹. 设两缝S 1、S 2间距离为d,它们所在平面到屏面的距离为l ,且l d,O 是S 1S 2的中垂线与屏的交点,O 到S 1、S 2距离相等.图20—11即l d ·x =2n ·2λ时出现亮纹,或写成x =d l n λ第n 条和第(n -1)条亮纹间距离Δx 为多少呢? [生]Δx =x n -x n -1 =[n -(n -1)]dlλ [师]也就是Δx =dl·λ 我们成功了!大家能用语言表述一下条纹间距与波长的关系吗? [生]成正比.[师]对,不过大家别忘了这里l 、d 要一定.暗纹间距大家说怎么算? [生]一样. [师]结果如何? [生]一样.[师]根据前面的实验结果及推导大家能判断红光和紫光哪一个波长长吗? [生]能.红光.[师]大家能猜一猜用白光干涉会出现什么现象吗? [生](默然)[师]好,不清楚,我们不妨实验一下.引导学生观察白光干涉(抽去滤色片,直接观察) [师]哪位同学能为大家归纳一下观察到的现象. [生] (1)彩色条纹(师提示明暗相间) (2)中央为白条纹(3)中央条纹两侧彩色条纹对称排列(4)每条彩纹中红光总在外边缘,紫光在内缘. [师]归纳得很全面,大家能解释吗?(学生积极讨论,气氛热烈,从讨论中基本能掌握了原因)[生]不同色光波长不同,条纹宽度不同,红光条纹最宽;紫光条纹最窄,所以出现上面现象.[师]解释得好.大家还记得机械波波长、波速、频率三者之间的关系吗? [生]记得.v =λf .[师]对,光波也有这样的关系,不过各种色光在真空中的波速是相同的,我们用c表示,那么有:[板书]c=λf[师]请大家比较一下七种色光的频率关系.[生]红光频率最小,紫光频率最大.[师]对,大家看P27的表.(教师介绍波长,频率范围,强调单位,引导学生阅读讨论表右侧的红字)(四)薄膜干涉[拓展应用提高能力][师]大家通过前面的学习,现在我们来探究另一个问题,是不是只有两个双缝射出的相干光才能发生干涉呢?[生]不一定,关键要看路程差.[师]好,我们再来看一个干涉的实验:薄膜干涉[板书]教师演示:点燃酒精灯,在火焰中洒些氯化钠,使火焰发生黄光.把圆环竖直地插入肥皂溶液中,慢慢向上提起形成薄膜,竖直放好,将大烧杯罩住圆环,减小蒸发,以延长演示时间,便于全体观察.将酒精灯移到膜前,调整好位置,在酒精灯同侧观察到肥皂膜上呈现明暗相间的干涉条纹.[师]怎样解释这一现象呢?请大家思考下面几个问题:[投影图20—12及以下问题]图20—12①肥皂膜有几个面可以反射灯焰的光?②这些面反射回来的光有没有路程差,如有,它们有什么特点?③这些反射光是不是相干光?[生1]膜前后两表面均可反射光.[生2]因为肥皂膜厚度不同,所以不同位置处的反射光路程差不同,有的地方可能是半波长的奇数倍,有的地方可能是半波长的偶数倍.[生3]两表面的反射光线来源于同一光线,振动情况一定相同,是相干光.[师]三位同学回答得非常好,大家能弄清薄膜干涉的原因吗?[生]能.[师]好,请大家把自己的想法与课本P27最后一段的分析比较一下.(学生阅读、理解.教师准备演示牛顿环实验)[师]大家分析得很好,我再加一个实验,奖励大家.(演示牛顿环实验,直接投影在白色墙上,墙上出现了牛顿环反射光干涉形成的一组明暗相间的同心圆,将屏移到环的另一侧,这里可将装置调整,同样可以观察到与反射干涉条纹互补的一组同心明暗相间的圆环)[师]感兴趣的同学课后抽时间自己来实验,深入研究它,同学们也能给我找点例子吗?(学生讨论,思考)[生]水面上的油膜好像也能反射光线,形成明暗相间的条纹.[师]好,同学们课后去认真观察一下,看来干涉现象在我们生活中是见过的,我们真是“视而不见”,“相逢未必曾相识”,生活中有许多现象,看似很普通寻常,却常常蕴含着很深的科学道理,同学们要多观察、多思考、多探究.[师]课本P28给大家介绍了一个干涉现象在技术上的应用实例,我们一起来看看.[投影图20—13引导学生分析]课堂巩固训练:(见导学案)(四)反思总结,当堂检测。
人教版高中物理选修3-4讲义第十三章光3光的干涉
3 光的干涉一、杨氏干涉实验1.1801 年,英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象,人们开始认识到光具有波动性.2.双缝干涉实验(1) 实验过程:让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2 的挡板上,两狭缝相距很近,两狭缝就成了两个波源,它们的频率、相位和振动方向总是相同的,两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉现象.(2) 实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹.(3) 实验结论:光是一种波.二、决定条纹间距的条件1.干涉条件:两波源的频率、相位和振动方向都相同.2.出现明暗条纹的判断(1) 亮条纹:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶(填“奇”或“偶” )数倍时,出现亮条纹.(2) 暗条纹:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇(填“奇”或“偶” )数倍时,出现暗条纹.1.判断下列说法的正误.(1) 用白光做双缝干涉实验时屏幕各处均是彩色条纹.( × )(2) 频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定.( × )(3) 用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹.( √ )(4) 用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹.( × )2.如图 1 所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为 5.30× 10-7 m,屏上P 点距双缝S1和S2 的路程差为7.95× 10-7 m.则在这里出现的应是_______ (填“亮条纹”或“暗条纹” ).图1 答案暗条纹、杨氏干涉实验如图为双缝干涉的示意图,单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上,狭缝就成了两个波源,发出的光向右传播,在后面的屏上观察光的干涉情况.(1)两条狭缝起什么作用?(2)在屏上形成的光的干涉图样有什么特点?答案(1) 光线照到两狭缝上,两狭缝成为振动情况完全相同的光源.(2)在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹.1.杨氏双缝干涉实验(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图 2 所示,有光源、单缝、双缝和光屏.图2(2)单缝的作用:获得一个线光源,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.(3) 双缝的作用:将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光.2.光产生干涉的条件两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.3.干涉图样(1)单色光的干涉图样:干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹.(2)白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹.1 一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是( ) A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B.各色光的速度不同,造成条纹的间距不同C.各色光的强度不同,造成条纹的间距不同D.各色光通过双缝到达一确定点的距离不同答案A解析各色光的频率不同、波长不同,在屏上得到的干涉条纹的宽度不同,叠加后得到彩色条纹.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.屏上无任何光亮答案C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,因此屏上不会出现干涉条纹,但仍有光亮.[学科素养] 例 2 回顾了双缝干涉实验,两束光发生干涉的条件是两束光的频率相同、相位差恒定、振动情况相同.一方面让学生对物理规律的认识更加深刻,另一方面也让学生进一步熟悉了双缝干涉发生的条件.这很好地体现了“物理观念” 和“科学思维”的学科素养.、决定条纹间距的条件(1)若屏上某点是两列光波的波峰与波峰相遇,该点的振动是加强还是减弱?若屏上某点是两列光波的波峰与波谷相遇,该点的振动是加强还是减弱?(2)如图所示是几种单色光的双缝干涉图样.①用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同?②如果将屏幕远离双缝移动,条纹间距如何变化?③改变双缝间的距离,条纹间距如何变化?④双缝干涉条纹的间距与哪些因素有关?答案(1) 波峰与波峰相遇,振动加强;波峰与波谷相遇,振动减弱.0(2)①红光的条纹间距最宽,紫光的条纹间距最窄.②屏幕离双缝越远,条纹间距越大.③双缝间距越大,条纹间距越小.④与光波波长、双缝到屏的距离及双缝间距离有关.1.两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关,波长越大,条纹间距越大.白光的干涉条纹的中央是白色的,两侧是彩色的,这是因为:各种色光都能形成明暗相间的条纹,都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹.两侧条纹间距与各色光的波长成正比,条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹.2.亮、暗条纹的判断如图3所示,设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2,路程差Δr=r2-r1.图3(1)若满足路程差为波长的整数倍,即Δr=kλ(其中k=0,1,2,3⋯),则出现亮条纹.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.2k-1(2)若满足路程差为半波长的奇数倍,即Δr=2λ(其中k=1,2,3⋯),则出现暗条纹.k 为暗条纹的级次,从第 1 级暗条纹开始向两侧展开.例3 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,偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光B.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条纹最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答案A解析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 错误;双缝干涉现象中,相邻两亮条纹或两暗条纹是等间距的,故 C 错误;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 错误.4 (2018 ·嵊州高二检测) 如图 4 所示,在双例缝干涉实验中,若单缝S 从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动,则( )图4 A.不再产生干涉条纹B.仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹P 的位置不变C.仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹P 的位置略向上移D.仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹P 的位置略向下移答案D解析本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源,双缝S1、S2 的作用是形成相干光源,稍微移动S 后,没有改变传到双缝的光的频率,S1、S2射出的仍是相干光,由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的路程差为零,故中央亮条纹略向下移, D 正确.1.(杨氏双缝干涉实验)在杨氏双缝干涉实验中,如果()A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹C.若仅将入射光由红光改为紫光,则条纹间距一定变大D.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色干涉条纹答案B解析用白光做杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A 错;用红光作为光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹, B 对;若仅将入射光由红光改为紫光,波长变小,条纹间距变小, C 错;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,D 错.2.(决定条纹间距的条件)如图 5 所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样,的图样,乙图为换用另一种单色光进行实验的图样,则以下说法中正确的是甲图为绿光进行实验()图5A.乙图可能是用红光进行实验产生的条纹,表明红光波长较长B.乙图可能是用紫光进行实验产生的条纹,表明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光进行实验产生的条纹,表明紫光波长较短D.乙图可能是用红光进行实验产生的条纹,表明红光波长较短答案A解析题图乙中条纹的间距比题图甲大,故题图乙中光的波长较长,即比绿光的波长长.红光的波长比绿光长,紫光的波长比绿光短, A 正确.3.(亮、暗条纹的判断)如图 6 所示,用单色光做双缝干涉实验,P 处为第二条暗条纹,改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变,屏足够大),则同侧第二条暗条纹的位置()图6A.仍在P 处B .在P 点上方C.在P 点下方D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到答案B解析由λ=c f知,f变小,λ变大.若出现第二条暗条纹,则P到双缝的路程差Δr =32λ,当λ 变大时,Δr 也要变大,故第二条暗条纹的位置向上移,在P 点上方, B 正确.4.(亮、暗条纹的判断)(多选)双缝干涉实验装置如图7 所示,双缝间的距离为d,双缝到像屏的距离为l ,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹.关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是()图7A.若仅将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将变得不清晰B.若仅将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹C.若仅将双缝间距离减小,像屏上的两个相邻亮条纹间的距离变小D.若仅将双缝间距离减小,像屏上的两个相邻暗条纹间的距离变大答案BD解析双缝到像屏的距离不影响干涉条纹的清晰程度, A 错,B 对;仅将双缝间距减小,像屏上的两个相邻亮条纹或暗条纹间的距离变大, C 错, D 对.一、选择题考点一双缝干涉实验1.用两个红灯泡照射白墙,在墙上看到的是( )A .明暗相间的条纹B.彩色条纹C.一片红光D.晃动的条纹答案C解析两灯泡不是相干光源,故选 C.2.(多选)用红光做光的双缝干涉实验,如果将其中一条缝改用蓝光,下列说法正确的是( ) A.在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B.只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象,此时不产生干涉现象C.频率不同的两束光也能发生干涉现象,此时出现彩色条纹D.尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果,但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象答案BD解析频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件,红光和蓝光频率不同,不能产生干涉现象,不会产生干涉条纹,A、C错误,B、D正确.3.某同学自己动手利用如图1所示器材观察光的干涉现象,其中,A为单缝屏,B为双缝屏,C 为像屏.当他用一束阳光照射到 A 上时,屏 C 上并没有出现干涉条纹,他移走B后, C 上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因,最大的可能性是( )图1A .单缝S太窄B.单缝S 太宽C.S 到S1与到S2的距离不等D.阳光不能作为光源答案B解析本实验中,单缝S应非常窄,才可看成“理想线光源” ,才能成功地观察到干涉现象,移走B屏后,在C上出现一窄亮斑,说明单缝S太宽,故A错误,B正确;S到S1与到S2 距离不等时,也能出现干涉条纹,但中央不一定是亮条纹, C 错误;太阳光可以作为光源, D 错误.考点二决定条纹间距的条件4.(多选)用a、b 两种单色光分别照射同一双缝干涉装置,在距双缝恒定距离的屏上得到如图 2 所示的干涉图样,其中图甲是 a 光照射形成的,图乙是 b 光照射形成的,则关于a、 b 两束单色光,下述说法中正确的是( )图2A.a 光的频率比b光的大B.在水中 a 光传播的速度比 b 光的大C.水对 a 光的折射率比b光的大D.b 光的波长比 a 光的短答案AC解析从题图可以看出, a 光的条纹间距小,说明 a 光的波长小,频率大,选项 A 正确, D 错误;水对频率低的单色光的折射率小,即水对b光的折射率小,选项 C 正确;折射率小的光在水中的传播速度大,即 b 光在水中的传播速度大,选项 B 错误.5.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的( )A .传播速度不同B.强度不同C .振动方向不同D .频率不同答案D解析两侧条纹间距与各色光的波长成正比,不同色光的频率不同、波长不同.这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合,便形成了彩色条纹.6.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完全相同的相干光源C.用红光和绿光分别做双缝干涉实验(λ红>λ绿),绿光干涉图样的条纹间距比红光大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发生干涉答案B解析在双缝干涉实验中,单缝的作用是获得一个线光源,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.绿光波长比红光短,所以条纹间距较小,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方便肉眼观察,故选项 D 错误. 考点三 亮、暗条纹的判断7.瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等方面危害极大,某同学查资料得知含有瓦斯的气体折射率大 于干净空气的折射率,于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪,其原理如图 3 所示:在 双缝前面放置两个完全相同的透明容器 A 、 B ,容器 A 与干净的空气相通,在容器 B 中通入 矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度.如果屏的正中央 O 点变为暗条 纹,说明 B 中气体 ( )图38.(多选 )用单色光做双缝干涉实验时 ( )A .屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹B .屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处,可能是亮条纹,也可能是暗条纹C .屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D .屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方答案 AB解析 在双缝干涉实验中,屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹,是振动加强 处,不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方,也可能是波谷与波谷相遇的地方, A 选项 正确,C 选项错误;屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处,可能是半波长的奇数倍 (暗条纹 ),也可能是半波长的偶数倍 (亮条纹 ), B 选项正确;两列光波的波峰与波谷相遇的地方, 应是暗条纹, D 选项错误.A .一定含瓦斯C .不一定含瓦斯答案 AB .一定不含瓦斯 D .无法判断9.(多选)双缝干涉实验装置如图 4 所示,绿光通过单缝S后,投射到有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝S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O 点上侧的第一条亮条纹,如果将入射的单色光换成红光或蓝光,已知红光波长大于绿光波长,绿光波长大于蓝光波长,则下列说法正确的是( )图4A.O 点是红光的亮条纹B .红光的同侧第一条亮条纹在P 点的上方C.O 点不是蓝光的亮条纹D.蓝光的同侧第一条亮条纹在P 点的上方答案AB解析中央O点到S1、S2的路程差为零,所以换不同颜色的光时,O 点始终为亮条纹,选项A 正确, C 错误;波长越长,条纹间距越宽,所以红光的同侧第一条亮条纹在P 点上方,蓝光的同侧第一条亮条纹在P 点下方,选项 B 正确, D 错误.二、非选择题10.1801 年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.他用单色光照射屏上的一个小孔,是为了获得_________________ ;由小孔射出来的光再射到两个小孔上,是为了获得_____________________________________________________________ .答案一个点光源两个振动情况总相同的光源,即相干光源解析在双缝干涉实验中,两光的频率须相同,因此他用单色光照射屏上的一个小孔,是为了获得一个点光源,由小孔射出来的光再射到两个小孔上,是为了获得相干光源.。
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暗条纹形成的原因
双缝 屏幕
取P点上方的点Q1,与两个狭缝S1、 S2路程差ΔX= S1-S2=λ/2
S1 S2
Q1 第一暗纹 P 中央亮纹
当其中一条光传来的是波峰,另 一条传来的就是波谷,其中一条 光传来的是波谷,另一条传来的 一定是波峰,Q1点总是波峰与波 谷相遇,振幅最小,Q1点总是振 动减弱的地方,故出现暗纹。 S1
明条纹形成的原因
“中央明纹”的形成原因 光程差ΔX= 0 光程差ΔX= S1P-S2P
双缝
屏幕
S1 S2
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 S1 S2
中 P央 亮 纹
P
第一条亮纹的形成原因分析
双缝 屏幕
第 一 亮 纹
光程差 ΔX=λ
P1 S1 S2 λ
S1
P1
S2
λ
取P点上方的点P1,从S1S2发出的光到P1点的光程差,正好等 于一个波长ΔX= S1-S2=λ,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P1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,P1点总是振动加强的地方, 故出现亮纹。
光程差
ΔX= nλ
( n=0,1,2,等)
光程差
ΔX =(2n-1)λ/2
(n=1,2,3,等)
亮纹
暗纹
结论: 产生明暗条纹的条件
亮纹:路程差 ΔX = nλ( n= 0,1,2,等) 路程差为波长的整数倍。
暗纹:路程差
ΔX =(2n-1)λ/2 (n=1,2,3,等)
路程差为半波长的奇数倍。
干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?
① 保持L、d不变,用不同的单色光进行
双缝
屏幕
实验红光的条纹间距最大,紫光的最小。
S1
d
S2
L
与光的波 长λ有关
பைடு நூலகம்
② L、λ不变,只改 变双缝距离d——d越 小,条纹间距越大.
③ d、λ不变,只改变屏
与缝之间的距离L——L越 大,条纹间距越大.
三、亮(暗)纹间距的公式
△x= 波长和频率
L d
λ
波长和频率的乘积等于波速V = f 不同色的 光在真空中的传播速度相同。所以: 波长越长频率越小,波长越短频率越大。
一、杨氏双缝干涉实验 实验装置及现象
屏
单 缝 双 缝
一、杨氏双缝干涉实验
1、装置特点:
1)双缝S1、S2到单缝S的距离相等 2)双缝很近 0.1mm
单缝
双缝
屏
S1 S S2
2、①要用单色光
②单缝的作用:获得光源
③双缝的作用: 双缝的作用是获得两个振动情况完全 相同的光源,叫相干光源(频率相同)
3、现象:
13.3 光的干涉
波的干涉
两列频率相同的波(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
水 波 的 干 涉
干涉现象、衍射现象是波独有的特征 如果要证明光是波的话,就应观察到光的干涉现象 1801年英国物理学家托马斯· 杨 在实验室里成功地观察到了光的 干涉现象.
双缝
屏幕
P2
S1 S2
第二亮纹
光程差ΔX= 2λ
P1
2λ
S1 S2
2λ
取P点上方的点P2,从S1S2发出的光到P2点的光程差,正好等 于一个波长ΔX= S1-S2=2λ,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P2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,P2点总是振动加强的地方, 故出现亮纹。
例2﹑在利用双缝装置观察单色光的干涉现象时, 下列说法正确的是 ( C ) A.对于同一实验装置,红光产生的干涉条纹间 距比紫光产生的条纹间距小 B.在其它条件不变条件下,增加双缝间距离, 干涉条纹变宽 C.在其它条件不变条件下,增加双缝到屏的距 离,干涉条纹变宽 D.由于不同颜色光的波长不同,位于中央的条 纹可能是明条纹,也可能是暗条纹
0.6~0.58
5.0~5.2
紫
0.45~0.40
6.7~7.5
白光的干涉图样是什么样的?
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。 为什么会这样?
例1﹑在杨氏双缝干涉实验中,如果所用单 色光波长为0.40μm ,屏上P点与双缝的距 暗 离差是1.80μm ,则P点处是________ 条纹; 若还用同一装置,而换成波长为0.60μm单 亮 色光,则P点处是________ 条纹。 (填"明"、"暗")
以此类推 当光程差ΔX= nλ时出现亮 纹
双缝 屏幕
P3 第三亮纹 P2 第二亮纹
ΔX=3λ
ΔX=2λ ΔX=λ
S1
P1 第一亮纹
P 中央亮纹 ΔX=0
S2
P3 / 第一亮纹 ΔX=λ P3 / 第二亮纹 ΔX=2λ
P3 / 第三亮纹 ΔX=3λ
当光程差ΔX= nλ, 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Pn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,Pn点总 是振动加强的地方, 故出现亮纹
1、什么是干涉条纹的间距(条纹宽度 )?
双缝 S1 屏幕
△x
条纹间距的含义:亮纹和亮纹 之间的距离或暗纹和暗纹之间 的距离叫做条纹间距。
我们所说的亮纹是指最亮的 地方,暗纹是最暗的地方,从 最亮到最暗有一个过渡,条纹 间距实际上是最亮和最亮或最 暗和最暗之间的距离。
S2
△x
2、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
屏上看到明暗相间的条纹 屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样
4.干涉图样的特点:
双缝
屏幕 P3 第三亮纹 P2 第二亮纹
屏上到S1S2距离相 等的点出现的是明 条纹,叫做中央亮纹
S1 S2
P1 第一亮 纹 P 中央亮纹 P3
/
第一亮纹 第二亮纹 第三亮纹
明(暗)条纹的宽度相同
P3 P3
/ /
二、产生明暗条纹的条件
λ/2 Q1
ΔX= λ/2
S2
λ/2
双缝
屏幕 Q2
第二暗纹
S1 S2
Q1 第一暗纹 P 中央亮纹
取P点上方的点Q2,与 两个狭缝S1、S2路程差 ΔX= S1-S2=3λ/2
3λ/2
ΔX= 3λ/2
当其中一条光传来的是波 峰,另一条传来的就是波 谷,其中一条光传来的是 波谷,另一条传来的一定 是波峰,Q2点总是波峰与 波谷相遇,振幅最小,Q2 点总是振动减弱的地方, 故出现暗纹。
以此类推
当光程差ΔX= 半波长的奇数倍时出现暗 纹
双缝
屏幕
Q3 第三暗纹 Q2 第二暗纹
ΔX=5λ/2
ΔX=3λ/2
S1 S2
Q 1 第一暗纹
Q1 / 第一暗纹 Q2 / 第二暗纹 Q3 / 第三暗纹
ΔX=λ/2 ΔX=λ/2
ΔX=3λ/2 ΔX=5λ/2
总结规律
(1)空间的某点距离光源S1 和S2的路程差为0、1 λ、2 λ、3 λ、等波长的整数倍 (半波长的偶数倍)时,该点 为振动加强点。 (2)空间的某点距离光 源S1和S2的路程差为λ /2、3 λ/2、5λ/2、等 半波长的奇数倍时,该点 为振动减弱点。
V= f
各色光在真空中的波长和频率的范围见下表:
光 色 波长λ(μm) 频率 f (1014Hz) 光的 颜色 波长λ(μm) 频率 f (1014Hz)
红
0.77~0.62
3.9~4.8
绿
0.58~0.49
5.2~6.1
橙
0.62~0.6
4.8~5.0
蓝-靛 0.49~0.45
6.1~6.7
黄