第5章 第1节 光的干涉(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第5章 光的干涉、衍射和偏振 第1节　光的干涉 核心素养导学 物理观念 知道光的干涉条件，知道双缝干涉和薄膜干涉现象。 科学思维 (1)掌握双缝干涉条纹间距公式，知道影响条纹间距的因素，并能解释相关的物理现象。 (2)知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。 科学探究 通过实验观察和探究双缝干涉，认识双缝干涉图样的特征。 科学态度与责任 能体会物理知识的应用对人类生活和社会发展带来的影响，有学习物理的兴趣，具有实事求是的态度。 一、光的干涉及其产生条件 1．双缝干涉 将一束激光照射到双缝上，光通过双缝后照射到光屏上，可观察到屏上出现明暗相间的条纹。 2．干涉条件 两列光波必须具有相同的频率和振动方向。 3．本质特性 光的干涉和机械波干涉的本质都是波的叠加，干涉是波特有的一种现象，光的干涉说明光具有波的特性。 二、光的双缝干涉公式 1．亮暗条纹的条件 如图所示，如果从缝S1和缝S2发出的振动情况相同的两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，在那里就出现亮条纹；如果两列光波到达某点时，路程差为半波长的奇数倍，在那里就出现暗条纹。 2．条纹间的距离 在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹或暗条纹间的距离Δy＝λ。 三、薄膜干涉及其应用 1．定义 由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象称为薄膜干涉。 2．应用 (1)检查平面的平整程度。 (2)作为光学镜头上的增透膜。 1．如图所示是杨氏双缝干涉实验的示意图，则 (1)单缝的作用是为了获得具有单一频率和振动情况的线光源。 (2)双缝的作用是为了获得两束频率相同、振动情况完全一致的相干光。 2．如图为某单色光通过双缝在屏上产生的干涉图样，试结合该实验判断下列说法是否正确： (1)光的干涉现象说明光是一种波。(√) (2)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。(√) (3)光的干涉现象中，亮条纹是光波振动加强的区域。(√) (4)光波的波长λ越大，相邻两条纹间的距离越小。(×) (5)在干涉条纹中，相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离是相等的。(√) 3．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上就会观察到干涉图样。 (1)观察者应该位于P的左侧还是右侧？ (2)观察者观察到的干涉条纹是竖直的还是水平的？ 提示：(1)观察者应该位于P的右侧进行观察。 (2)干涉条纹是水平的。 新知学习(一) [任务驱动] (1)为什么使用双缝才能观察到光的干涉现象？ (2)两支手电筒射出的光在空间相遇，能否观察到光的干涉现象？ 提示：(1)因为利用双缝获得的两列光是同一光源发出的具有相同的频率和振动方向，符合干涉条件，才能观察到干涉现象。 (2)不能。两只手电筒射出的光束在空间相遇，不满足光发生干涉的条件，不能观察到光的干涉现象。 　　　　 [重点释解] 1．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相反。具体产生亮、暗条纹的条件为： 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，…) 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。 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＝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。 2．单色光的干涉图样 若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等。中央为亮条纹，两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。 3．白光的干涉图样 若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。这是因为： (1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹外形成亮条纹，从而复合成白色条纹。 (2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。 4．相邻条纹间距 根据条纹间距公式Δy＝λ，改变光的波长、双缝的间距、双缝到光屏的距离三个因素，可以改变条纹间距的大小。 [典例体验] [典例]　(2022·三明模拟)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，用波长为5.30×10－7m的激光，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m，则在这里出现的应是________(选填“亮条纹”或“暗条