教科版高中物理选修(34)5.1《光的干涉》word学案

学案1 光的干涉

[学习目标定位] 1.知道什么是相干光及光产生干涉现象的条件.2.观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点.3.理解双缝实验中明、暗条纹的位置特点.4.了解薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点．

波的干涉：的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域，这种现象叫波的干涉．

1．1801年，英国物理学家在实验室里成功地观察到了光的干涉．

2．如图1，让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，狭缝就成了两个波源，它们的总是相同的，这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，挡板后面的屏上得到的条纹．

图1

3．明暗条纹位置的判断方法

当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长λ

2的倍(即波长λ的倍)时，光在

这点相互加强，这里出现；当路程差为半波长λ

2的倍时，光在这

点，这里出现暗条纹．

一、双缝干涉

[问题设计]

如图2所示，机械波可以产生波的干涉现象，形成稳定的干涉图样；如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？

图2

[要点提炼]

1．杨氏双缝干涉实验：

图3

(1)双缝干涉的装置示意图

实验装置如图3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 和振动情况．也可用激光直接照射双缝．

(3)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S 上，后又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．

(4)实验现象：①若用单色光作光源，干涉条纹是 的 的条纹．

②若用白光作光源，则干涉条纹是 条纹，且中央条纹是白色的．

(5)实验结论：光是一种

2．光产生干涉的条件：两列光的 相同、相位相同、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．

二、明暗条纹位置的判断方法

[问题设计] 机械波发生干涉现象时，形成的图样有什么特点？光发生干涉现象时为什么会出现明暗相间的条

纹？

[要点提炼]

屏上某处出现亮、暗条纹的条件

1．出现亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的 倍或 倍．即：

|PS1－PS2|＝ ＝ ·λ2

(k ＝0,1,2,3，…) (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 为亮条纹的级数．)

2．出现暗条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S1和S2的路程差正好是 倍．即：

|PS1－PS2|＝(2k －1)·λ2

(k ＝1,2,3，…) (k 为暗条纹的级数，从第1级暗条纹开始向两侧展开)．

二、薄膜干涉

[问题设计] 1．在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光．把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜．把这层液膜当做一个平面镜，用它观察灯焰的像如图4所示．这个像与直接看到的灯焰有什么不同？如果用白光做实验情况又会如何？

图4

[要点提炼]

1．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，前后两个面的光的路程差等于膜厚度的，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现

2．薄膜干涉中应注意的问题

(1)观察的是从膜两表面反射回来的光(眼睛与光源在膜的同一侧)

(2)用单色光照射得到的条纹，用白光照射得到条纹．

(3)每一条纹是(填“水平”或“竖直”)的．

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

一、杨氏干涉实验

例1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏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．有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹

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

二、决定干涉明、暗条纹的条件

例2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

三、薄膜干涉

例3用如图5所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()

图5

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

1．(杨氏干涉实验)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

2.(决定条纹间距条件)如图6所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置()

图6

A．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

3．(杨氏干涉实验)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4．(薄膜干涉)如图7所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()

图7

A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面

C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面