第四章 第3节 光的干涉-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修1【创新教程】五维课堂同步教师用书（人教版）

第3节　光的干涉 素养目标 知识图解 物理观念 了解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征 科学思维 学会观察实验，并能将观察到的现象与以前学过的机械波的干涉进行类比学习 科学探究 通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力 科学态度与责任 通过对干涉图样的观察，让学生在学习中体会物理知识之美 [基础梳理] [知识点一]　光的双缝干涉　 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　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　. (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． ①双缝干涉的条件必须有相干光源，且双缝间的距离必须很小． ②杨氏干涉实验采用将一束光一分为二的方法获得相干光源． 3．决定条纹明暗的条件 (1)当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长λ的　整数　倍时，两列光波在这点相互加强，出现　明条纹　. (2)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，两列光波在这点相互减弱，出现　暗条纹　. 4．干涉条纹和光的波长之间的关系 (1)亮条纹中心的位置：x＝　nλ　(n＝0，±1，±2…) (2)相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距是： Δx＝　λ　. [知识点二]　薄膜干涉　 1．不同位置的液膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，一束自前后两个面的反射光的　路程差　不同．在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了　亮　条纹；在另一位置，叠加后相互削弱，出现了　暗　条纹． 2．薄膜干涉在技术上的应用．可以在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，增加光的　透射　或者　反射　，还可以利用　薄膜干涉　的原理对镜面或其他精密的光学平面的平滑度进行检测． [自我检测] 1．思维辨析 (1)直接用强光照射双缝，发生干涉．( × ) (2)两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干涉现象．( × ) (3)用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．( √ ) (4)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．( × ) 2．基础理解 (1)(多选)以下光源不可作为相干光源的是(　　) A．两个相同亮度的烛焰 B．双丝灯泡 C．出自一个光源的两束光 D．一束平行单色光经双缝后分为两束 解析：AB　[相干光的条件，必须是频率相同，相位差恒定．] (2)(多选)关于光的干涉，下列说法不正确的是(　　) A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉 B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 C．频率相同、振幅相同的两束光才能产生干涉 D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹 解析：BC　[发生干涉现象时两列光的频率必须相同，振幅不一定相同，选项A正确，C错误；频率不同不能产生干涉，而不是干涉不稳定，选项B错误；干涉发生时出现亮条纹的条件是路程差是波长的整数倍或者半波长的偶数倍，选项D正确．] 光的双缝干涉 ◆[探究导引] 为什么会出现双缝干涉现象？ 提示：灯泡发出的光经挡板上的双缝后形成两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，这两个光源在空中的叠加区域出现振动加强和振动减弱交替分布的现象，这就是双缝干涉现象． ◆[探究归纳] 1．光的干涉现象 两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，且加强区和减弱区相互间隔，从而出现明暗相间条纹的现象叫光的干涉现象． 2．干涉条件 两列光的频率相同，振动方向相同且相位差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源通常可用同一束光分成两列而获得，称为分光法． 3．杨氏干涉实验法 利用如图所示装置，让一束平行的单色光(例如激光)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(约0.1 mm)．如果光是一种波，这样的两条狭缝即成为振动情况总相同的两个波源．两个波源发出来的光在挡板后面的空间相互叠加，观察到的现象：光在一些位置相互加强，在另一些位置相互减弱，在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹． 4．杨氏实验的意义：证明了光的确是一种波． [例1]　某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏．当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因可能是(　　) A．单缝S太窄 B．单缝S太宽 C．S到S1和S2距离不相等 D．阳光不能作为光源 [解析]　B　[双缝