第5章 第1节 光的干涉-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　光的干涉 学习目标：1.[物理观念]认识光的干涉现象，知道光的干涉产生的条件．　2.[科学思维]认识单色光和白光干涉条纹的特征．　3.[科学态度与责任]了解薄膜干涉的现象、原理和应用． 一、光的干涉及其产生条件 1．干涉现象 两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹． 2．相干条件 要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定． 3．结论 干涉是波特有的一种现象，光具有波的特性． 二、光的双缝干涉公式 1．亮条纹的条件 如果两列光波到达某点时，路程差Δr为波长的整数倍，即满足Δr＝±nλ(n＝0,1,2,3，…)时，这两列光波互相加强，在那里就出现亮条纹． 2．暗条纹的条件 光波到达某点时，路程差Δr为半个波长的奇数倍，即满足Δr＝±(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，就出现暗条纹． 3．相邻条纹间距公式 在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距Δy＝λ.式中，λ为光波的波长，d为双缝间距离，l为双缝到光屏的距离． 三、薄膜干涉及其应用 1．薄膜干涉 由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象． 2．薄膜干涉现象的实用举例 (1)劈尖干涉是一种劈形空气薄膜干涉，可用于平面平整程度检查； (2)在照相机、望远镜等高质量的光学仪器中，在其镜头的表面镀上透明的增透膜，用来增加透射光的能量． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，这两列波互相加强，在那里就出现亮条纹． (√) (2)在干涉条纹中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的． (√) (3)薄膜干涉是通过两个表面折射的光线产生的． (×) (4)增透膜的厚度应等于光在空气中的波长的二分之一． (×) 2．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为(　　) A．手电筒射出的光不是单色光 B．干涉图样太细小看不清楚 C．周围环境的光太强 D．这两束光为非相干光源 D　[本题虽然强调两只相同的手电筒，但它们发出的光仍然频率不同．不满足干涉产生的条件，看不到干涉图样，所以选项D正确，A、B、C都是错误的．] 3．(多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　　) A．在距双缝的路程相等的点形成暗条纹 B．在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹 C．在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹 D．在距双缝的路程差为λ的点形成暗条纹 BD　[在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)，k＝0,1,2,3…这些点为减弱点，该处出现暗条纹；故选项B、D正确，A、C错误．] 杨氏双缝干涉 如图所示是杨氏双缝干涉实验的示意图，请问在该实验中单缝屏和双缝屏分别所起的作用是什么？ 提示：单缝屏是为了获得具有唯一频率和振动情况的线光源；双缝屏是为了获得两束频率相同、振动情况完全一致的相干光． 1．双缝干涉的示意图 2．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步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总是相反．具体产生亮、暗条纹的条件为 (1)亮条纹产生的条件：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)暗条纹产生的条件：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． 3．干涉图样的特点 (1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等． (2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的． 【例1】　如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹．若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是(　　) A．P和P1都是亮条纹 B．P是亮条纹，P1是暗条纹 C．P是暗条纹，P1是亮条纹 D．P和P1都是暗条纹 思路点拨：(1)光的路程差为半波长的偶数倍时出现亮条纹． (2)