第4.3节 光的干涉-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册 ）

第四章·光 第03讲 光的干涉 ( 目 标 导 航 ) 知识要点 难易度 1．光的干涉条件：频率相等，相位差稳定 2．光的双缝干涉条纹特征：等间距，条纹宽度：Δx＝ λ ★★ ★★★ ( 知 识 精 讲 ) 知识点01 杨氏双缝干涉实验 1．光的干涉现象： 1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性． 两束光在屏幕上形成稳定的明暗条纹的现象称光的干涉。 2．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． 3．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． 4．干涉图样 （1）原理图如上图所示． （2）亮、暗条纹的条件． ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹． a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ（k＝0，1，2…），光屏上出现亮条纹． b．光的路程差Δr＝r2－r1＝（2k＋1）（k＝0，1，2…），光屏上出现暗条纹． ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色（填写颜色）． ③条纹间距公式：Δx＝ λ. 即增大挡板和屏的距离，减小双缝间距，增加波长都会导致条纹变宽 【例1】(多选)如图甲为双缝干涉实验的装置示意图．图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a处为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′处为中央亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短．则以下说法正确的是(　　) A．丙图比乙图条纹间的间距大 B．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 D．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 知识点02 薄膜（等厚）干涉应用：检查平面平整度 1．薄膜干涉现象 如下图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形． 牛顿环的干涉如下图： 2．薄膜干涉原理分析 （1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波． （2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹． 3．薄膜干涉的应用 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光产生干涉，形成条纹图案。 （1）如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是平行且等间距的． （2）如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示； （3）如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示． (注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上) 【归纳总结】对干涉条纹间距的判断 矮人行走法：即把干涉条纹看成“矮人”的直立行走轨迹．始终保持脚踏被测板，头顶样板行走过程中， (1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为凹下． (2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为凸起． 因此，条纹向薄膜尖端弯曲时，说明下凹，反之，上凸． 【例2】 (多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　　) A．干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化造成的 D．若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变小 ( 巩 固 练 习 ) 1．(多选) 白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果(　　) A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹 2．用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是（ A ） （A） ( （ B ） ) （C） ( （ D ） ) 3．如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则(　　) A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹