专题20 光的干涉-2021-2022学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修第一册）

链接教材精准变式练 专题20 光的干涉 ( 教材习题精讲 ) 1．光的干涉现象对认识光的本性有什么意义？ 【答案】光具有波粒二象性，而干涉是波特有的现象，而光的干涉现象说明光具有波动性。 【解析】光具有波粒二象性，而干涉是波特有的现象，则光的干涉现象说明光具有波动性。 2．(1)两列光干涉时，光屏上的亮条纹和暗条纹到两个光源的距离与波长有什么关系？ (2)声的干涉也遵循类似的规律。设想在空旷的地方相隔一定位置的两个振动完全一样的声源，发出的声波波长是0.6m，观察者A离两声源的距离分别是4.5m和5.4m，观察者B离两声源的距离分别是4.3m和5.5m。这两个观察者听到声音的大小有什么区别？ 【答案】(1)见解析；(2)A听到的声音小，B听到声音大 【解析】出现明条纹的条件为 出现暗条纹的条件为 观察者A离两声源的距离差为 振动减弱，听到的声音最小 观察者B离两声源的距离差为 振动加强，听到的声音最大 3．在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝和的路程差为，如果用频率的黄光照射双缝，试通过计算分析点出现的是亮条纹还是暗条纹。 【答案】暗条纹． 【解析】频率为f=6.0×1014 Hz的光的波长为 P到双缝S1和S2的路程差为 即路程差为半波长的奇数倍，出现暗条纹． 4．劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？ 【答案】条纹变疏 【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为 △x=2d 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差 △x=2d=nλ 时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差λ，显然抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，故干涉条纹变疏。 【要点提炼】 考点一 光的干涉 1．屏上某处出现明、暗条纹的条件 同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现亮条纹的条件是路程差：，出现暗条纹的条件是路程差：，如图所示，若是亮条纹，则（）． 由图知：，，，由于很小，，所以，（），该处出现亮条纹． 当时，即图中的点，到达点的路程差为零，一定是振动加强点，出现亮纹，又叫中央亮纹． 当时，为第一亮纹，由对称性可知在点的下方也有和点上方相对称的亮纹． 同理，由（）， 可得（），该处出现暗条纹． 2．双缝干涉条纹特征 有关双缝干涉问题，一定要用双缝干涉的特点进行分析，一是两缝间距应很小；二是照射到两缝上的光波必须是相干光；三是两相邻亮纹或两相邻暗纹间的距离；四是出现亮纹的条件是路程差，；出现暗纹的条件是路程差（）；五是白光的干涉条纹为彩色，但中央亮纹仍为白色；六是单色光的干涉条纹宽度相同，明暗相间，均匀分布．不同色光条纹宽度不同，波长越长的干涉条纹的宽度越大；七是白光干涉时，各色光的条纹间距离不等． 3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因 由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象． 考点二 用双缝干涉测量光的波长解题依据 1．实验装置 将直径约、长约的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有双缝，另一端装上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的一束光恰沿遮光筒的轴线照亮光屏，然后放好单缝和双缝，两屏相距，使缝互相平行，且位于轴线上，这时可看到彩色干涉条纹，若在单缝屏和光源之间放置一块滤光片，则可观察到单色干涉条纹． 2．实验步骤 （1）调节双缝干涉仪，观察光的双缝干涉现象； （2）用单色光入射得到干涉条纹，测出条亮纹的距离，得相邻条纹的距离； （3）利用已知的双缝间距，用刻度尺测出双缝到屏的距离，根据公式计算出波长； （4）换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并求出相应的波长． 3．注意事项 （1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮； （2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上； （3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记