第4章 3.光的干涉-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册人教版（教师用书）

3　光的干涉 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件，知道光是一种波。 2．理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件。 1．掌握条纹间距与波长的关系式，会分析不同色光条纹间距间的关系。 2．理解薄膜干涉的产生原因，了解薄膜干涉在生活、生产中的应用。 一、光的双缝干涉 阅读教材，并回答： 1．教材图4.3­1演示实验中 (1)双缝干涉中看到了明暗相间的条纹，有何特点？ (2)明暗相间的条纹说明了什么？ (3)双缝干涉实验为什么采用双缝？是为了满足干涉的哪个条件？为什么两支激光笔发出的激光照射到屏上无法产生干涉？ 答　(1)等间距　(2)光在传播的共同区域发生加强和减弱，光发生了干涉现象　(3)获取“相干光源”，频率相同　频率不相同 2．结合波的干涉知识，解释教材图4.3­3中P0点为什么中央会出现亮条纹？出现明暗条纹的条件是什么？ 答　见教材 [概念·规律] 1．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__。 2．干涉条件：两列光的频率相同、相位差恒定或两列光振动情况总是相同。 3．出现明暗条纹的判断 (1)亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的__偶__(填“奇”或“偶”)数倍时，出现亮条纹。 (2)暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的__奇__(填“奇”或“偶”)数倍时，出现暗条纹。 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 阅读教材，并回答： 1．改变光屏到双缝的距离l，观察干涉条纹的间距有何变化。 答　略 2．改变双缝的间距d，观察干涉条纹的间距有何变化。 答　略 3．分别用红光和紫光照射同一个双缝，观察它们的干涉条纹的间距有什么不同。 想一想，双缝干涉条纹的间距可能与哪些因素有关？ 答　略 [概念·规律] 1．干涉条纹的间距__相等__。 2．两相邻明条纹间距或两相邻暗条纹间距Δx＝　λ　。 3．用同一装置做实验，不同色光的明条纹间距不同，黄光的条纹间距比红光的__小__，比蓝光的__大__。 三、薄膜干涉 阅读教材，并回答： 1．教材图4.3­5做一做实验中 (1)观察薄膜干涉现象时，要在哪侧观察现象？ (2)在做肥皂膜的薄膜干涉实验时，在灯芯上添加食盐的目的是什么？在竖直立着的肥皂膜上看到的干涉条纹有什么特点？ (3)薄膜干涉是哪两列光波发生干涉的？画出你构建的薄膜干涉模型图？ 答　(1)在酒精灯的同侧　(2)产生黄光　明暗相间的条纹　(3)薄膜的前后两个面反射的光 2．课节前“问题”中肥皂薄膜、雨后公路积水上面漂浮的油膜的彩色条纹如何解释？ 答　略 [概念·规律] 1．薄膜干涉中相干光的获得 光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面__反射__的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的__频率__，恒定的__相位差__。 2．薄膜干涉的原理 光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个面的__反射__光的路程差等于相应位置膜厚度的__2倍__，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，叠加后相互削弱，于是出现__暗条纹__。 探究点一　双缝干涉实验 1．双缝干涉的示意图(如图所示) (1)单缝屏的作用：获得一个有唯一频率和振动情况的线光源。 (2)双缝屏的作用：平行光照到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。 2．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纹。 (2)出现暗条纹的条件：屏上某点P到两缝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，…)。 　在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是 A．单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹 B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C．单色光f1照射时出现亮条纹，单色光f2照射时出现暗条纹 D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现亮条纹 [思路点拨]　由双缝干涉出现亮、暗条纹的条件： 即|S1P－S2P|＝ 求出两单色光