13.3光的干涉—人教版高中物理选修3-4课件+素材

高考导航 1.基本考察点：相干条件，影响条纹亮度的因素； 2. 常考点：条纹亮度的决定因素； 3.难点：干涉现象及其应用； 4 .题型及难度：以选择题、填空题为主，偏易 13.3 光的干涉 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。 一、杨氏干涉实验 1．光的双缝干涉实验 (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：证明光具有波动性。 一、杨氏干涉实验 光源 滤光片 单缝 双缝 屏 L 双缝干涉实验 例1.某同学自己动手利用如图所示的器材，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，最大的可能是（　　） A．单缝S太窄 B．单缝S太宽 C．S到S1和S2距离不等 D．太阳光不能作光源 B 一、杨氏干涉实验 2、光的干涉 （1）干涉现象 若两列相干光在空间传播时相遇，将在相遇区域发生波的叠加，如果在某些区域加强而在另一些区域减弱，且加强区域和减弱区域是相互间隔的，这种现象称为光的干涉现象，产生的图样叫做干涉图样。 一、杨氏干涉实验 能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得称为分光法。 （2）干涉条件 两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 一、杨氏干涉实验 （1）振动加强的地方出现明条纹，振动减弱的地方出现暗条纹； （2）明条纹和暗条纹相互间隔； （3）明条纹的位置和暗条纹的位置是不随时间而变的。 3.光的干涉图样 例2.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．两个光源的光速不同 B．两个光源发出光的强度不同 C．两个光源发出光的频率不同 D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源 D 一、杨氏干涉实验 (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即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k (k＝0,1,2,3……) 二、决定条纹间距的条件 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相反。 S1 S2 P1 P l 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＝0,1,2,3……) k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。 二、决定条纹间距的条件 S1 S2 P1 P l 光程差： S1 S2 P1 P l k=0、1、2、3…… 暗纹: k=0、1、2、3…… 亮纹: r1 r2 二、决定条纹间距的条件 10 二、决定条纹间距的条件 深度理解 (1)两个相干光源发出的光在屏上的特征是在中央亮条纹两侧对称地分布着亮暗相间的各级干涉条纹,且相邻亮条纹和相邻暗条纹的间距相等. (2)光的干涉只是光波能量的重新分配,遵循能量守恒的原则.亮暗相间的条纹反映了光的能量在空间的分布情况。暗条纹处光的能量几乎为零,表明此处两列光波叠加相互抵消,并不是光的能量损耗了或变成其他形式的能量,而是按波的传播规律,没有能量传到该处;亮条纹处光的能量比较强,表明此处两列光波叠加相互加强,并不是光的干涉可以产生能量,而是按波的传播规律,到达该处的能量比较集中. 例3.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，则P点出现明、暗条纹的情况是（　　） A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹 B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C．单色光f1照射时出现明条纹，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照射时出现明条纹 C 二、决定条纹间距的条件 例4.如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10﹣7m，屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.30×10﹣7m．则在这里出现的应是　 　（选填“明条纹”或“暗条纹”）。 二、决定条纹间距的条件 明条纹 三、对杨氏干涉实验的理解 1．一般情况下很难观察