2019物理同步新一线教科选修3-4（课件+讲义+精练）：第五章 光的波动性 (共8份打包)

第1节光_的_干_涉 1.用单色光做双缝干涉实验时，屏上出现明暗相间的条纹，用白光做双缝干涉实验时，屏上出现彩色条纹。 2．屏上某点到双缝的距离之差Δr＝±kλ时，该点为明条纹，屏上某点到双缝的距离之差Δr＝±(2k－1)时，该点为暗条纹。 3．干涉图样中，相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。 4．薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉，观察薄膜干涉时，观察者应与光源在薄膜的同侧。 双 缝 干 涉 [自读教材·抓基础] 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。(如图所示) 1．实验过程 让一束平行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，两狭缝就成了两个光源，它们的振动情况总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。 2．实验现象 在屏上得到明暗相间的条纹。 3．实验结论 实验证明光是一种波。 [跟随名师·解疑难] 1．双缝干涉实验的装置示意图 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。杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。 3．双缝屏的作用 红色平行光照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光。 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总是同相；暗条纹处总是振动反相。具体产生亮、暗条纹的条件为： (1)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整数倍或半波长的偶数倍。即： |PS1－PS2|＝kλ＝2k·(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为亮条纹的级次。 (2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。即： |PS1－PS2|＝(2k－1)·(k＝1,2,3……) k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。 5．双缝干涉图样的特点 (1)单色光的干涉图样： 如图所示，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。 (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。 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 从两只手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉条纹，是因为(　　) A．手电筒射出的光不是单色光 B．周围环境的漫反射光太强 C．干涉图样太细小看不清楚 D．两个光源是非相干光源 解析：选D　两只手电筒属两个各自独立发光的光源，根据物体的发光机理，二者发出的光是非相干光，因此它们照射到同一点时不发生干涉，因此无干涉条纹，故选项A、B、C错误，D正确。 薄 膜 干 涉 [自读教材·抓基础] 1．产生原因 光线入射到薄膜上，由薄膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉。 2．应用：检测平面的平整程度 如图(a)所示，用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉。空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或削弱的情况也相同。所以，如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线[图(b)]；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平[图(c)]。 [跟随名师·解疑难] 1．薄膜干涉现象 (1)成因： 如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加。在某些位置，这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，则出现暗条纹。故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。 (2)现象： ①每一条纹呈水平状态排列； ②由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹。 2．薄膜干涉的应用——增透膜 照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，由于只有一定波长(一定颜色)的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的。镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样。一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的，则镜头看起来呈蓝紫色。 ，若厚度为绿光在