4.3 光的干涉-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第一册）

4.3 光的干涉 课程标准 课标解读 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。 1.知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件. 2.观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点. 3.观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象． 知识点01 波的干涉 波的干涉：频率相同的两列波叠加，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互相间隔，这种现象叫波的干涉． 【即学即练1】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． 知识点02 杨氏双缝干涉实验 1.史实：1801年，英国物理学托马斯·杨做了著名的光的双缝干涉实验，成功地观察到了光的干涉现象． 2.双缝干涉图样：如图所示，用单色光去照射双缝，屏幕上就会出现明暗相间的等距离的条纹． 4.干涉条件：两列光的频率相同，振动方向一致，且相位差恒定． 5.能发生干涉的两束光称为相干光． 6.意义：光的干涉现象充分表明光是一种波． 7.明暗条纹位置的判断方法： 当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的偶数倍(即恰好等于波长的整数倍时)，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． 【即学即练2】用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后(　　) A． 干涉条纹消失 B． 彩色条纹中的红色条纹消失 C． 中央条纹变成暗条纹 D． 中央条纹变成红色 【答案】D 【解析】在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，中央条纹变成红色． 知识点03 薄膜干涉 1.观察薄膜干涉：如图所示，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像时会发现水平方向的明暗相间的条纹． 2.相干光源：液膜前后两表面反射的两列光波． 3.薄膜干涉的成因 光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的光程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹. 【即学即练3】用如图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(　　) 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 【答案】D 【解析】竖直肥皂膜是由重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确． 考法01 杨氏双缝干涉实验 1．杨氏双缝干涉实验示意图，如图所示． 2．单缝的作用：获得线光源． 3．双缝的作用：获得两个相干光源． 4．实验现象：在屏上出现一系列明暗相间的条纹． 5．实验结论：光具有波动性． 【典例1】如图所示是一种观察光的干涉现象的装置，称为劳埃德镜，图中M是一块普通平板玻璃制成的反射镜，单色缝光源S与镜面M平行(图中S只画成一个点)，右面P是光屏．P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域．图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线，则下列说法正确的是(　　) A． 光屏上AD间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹 B． 光屏上只有AB间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹 C． 光屏上只有BC间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹 D． 光屏上只有CD间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹 【答案】C 【解析】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，图中BC的区域表示叠加的区域，这时，在屏幕上可以观察到明、暗相间的干涉条纹． 考法02 光屏上出现明暗条纹的条件 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整数倍或半波长的偶数倍．即： |PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…) 2．出现暗条纹的条