第4章 第4节 光的干涉（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

第四节　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 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。 科学探究 实验观察和探究双缝干涉。 一、光的双缝干涉及干涉条件 1．光的双缝干涉现象：将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了明暗相间的条纹。 2．光产生干涉的条件：两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向相同，即光波为相干光波。 3．产生明暗条纹的条件 (1)两列相干光波到达明条纹的位置的路程差Δr是波长的整数倍，即满足：Δr＝kλ，k＝0，±1，±2，… (2)两列相干光波到达暗条纹的位置的路程差Δr是半波长的奇数倍，即满足：Δr＝(2k＋1)，k＝0，±1，±2，… (3)若两列相干光在绝对折射率为n的介质中传播，则两列相干光 到达明(暗)干涉条纹处的路径与绝对折射率的乘积的差值叫作光程差。 4．双缝干涉条纹间距公式：相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝λ，其中观察屏到双缝挡板的距离为L，双缝之间的距离为d，光的波长为λ。 5．双缝干涉条纹特点 (1)不同颜色的光产生的双缝干涉条纹间距不同，光的波长越长，干涉条纹间距越大。 (2)如果是复色光，在屏上除了与双缝对称的中线上是复色光，其余地方各种颜色的光将分开，从而呈现彩色。 二、薄膜干涉 1．薄膜干涉：由膜的前、后表面反射回来的两组光波相遇后形成的。 2．应用：照相机的镜头上通过镀上增透膜产生干涉，增加透射，减少反射。,1.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，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的。(√) 2．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)|光的双缝干涉 [任务驱动] 如图所示，灯泡发出的光经挡板上的双缝后在屏上形成明暗相间的条纹，请问是什么现象？ 提示：是光的双缝干涉现象。灯泡发出的光经挡板上的双缝后形成两个光源，它们的频率、相位总是相同的，这两个光源在空中的叠加区域出现加强和减弱交替分布的现象，从而在屏上形成明暗相间的条纹。　　　　 [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： (1)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。 (2)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。 [典例体验] [典例]　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“暗条纹”)。现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。 [解析]　屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7 m，则n＝＝＝3,3是奇数，故在