第4章 3.光的干涉4.实验：用双缝干涉测量光的波长-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修1（人教版2019）

3.光的干涉 4.实验:用双缝干涉测量光的波长 学习目标 情境导入 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。 3.了解光波产生稳定干涉图样的条件。 4.观察白光及单色光的双缝干涉图样。 5.掌握用公式Δx=λ测定波长的方法。 6.会用测量头测量条纹间距离。 7.学会处理数据和误差分析。 　　 下雨的时节,不能到山上、海边去玩儿,母亲总教我们在廊子上吹肥皂泡。她说阴雨时节天气潮湿,肥皂泡不容易破裂。 方法是把用剩的碎肥皂放在一只小木碗里,加上点儿水,搅拌搅拌,使它融化,然后用一支竹笔的套管,蘸上那黏稠的肥皂水,慢慢地吹起,吹起一个轻圆的网球大小的泡儿,再轻轻地一提,那轻圆的球儿,便从管上落了下来,软悠悠地在空中飘游。若用扇子在下面轻轻地扇送,有时它能飞得很高很高。 吹起来的肥皂泡很美丽,五色的浮光在那轻清透明的球面上乱转。——冰心《肥皂泡》节选 同学们,你知道五彩斑斓的肥皂泡形成的原因吗?这就是我们这节课要学习的光的干涉现象。 课堂合作探究 知|识|梳|理 一、干涉实验 1.杨氏双缝干涉实验。 (1)双缝干涉的装置示意图。 实验装置如图所示,有光源、单缝、双缝和光屏。 (2)单缝的作用:获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况。也可用激光直接照射双缝。 (3)双缝的作用:将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 2.光产生干涉的条件。 两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的。 3.干涉图样。 (1)单色光的干涉图样:干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。 (2)白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹。 二、决定条纹间距的条件 1.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。 2.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。 三、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。 四、实验:用双缝干涉测量光的波长 1.光源发出的光经滤光片成为单色光,单色光通过单缝,相当于线光源,经双缝产生稳定的干涉图样,通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹。如果用白光通过单缝和双缝可以观察到彩色条纹。 2.实验器材:双缝干涉仪(包括:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头,其中测量头又包括:分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。 3.如图所示,转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中心,如图乙所示,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板中心刻线对齐另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2;并记下两次测量时移过的亮条纹数n,则相邻两亮条纹间距Δx=。 甲　乙 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)若用白光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。 (×) (2)若用单色光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。 (√) (3)当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于零时,出现暗条纹。 (×) (4)当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹。 (√) 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　发生干涉现象时两列光的频率必须相同,振幅不一定相同,A项正确,C项错误;频率不同不能产生干涉,而不是干涉不稳定,B项错误;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,D项正确。 答案　BC 课堂合作探究 　 探究一　光的双缝干涉 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