第四章 第4节 光的干涉-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第4节　光的干涉 1．知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件。 2．观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点。 3．观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象。 1．物理观念：观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点。 2．科学思维：能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特点。 3．科学态度与责任：用波的干涉解释生活中的相关现象。　　　　　　　　　　　　　　　 　双缝干涉 1．1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，为光具有波动性提供了有力的实验证据。 2．实验过程：红色激光束垂直射到两条狭缝S1和S2时，S1和S2就相当于两个完全相同的光源，观察挡板后面与挡板平行的屏幕上所出现的现象。 3．实验现象：在屏幕上看到了明暗相间的条纹，且条纹间距相等。 4．产生明暗条纹的条件：当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的偶数倍(即波长的整数倍)时，这些点出现亮条纹；当路程差为半波长的奇数倍时，这些点出现暗条纹。 5．光干涉的必要条件：两列光的频率相同。 6．影响双缝干涉条纹的间距的因素 (1)光屏到双缝的距离l增大，则干涉条纹的间距增大。 (2)双缝的间距d减小，则干涉条纹的间距增大。 (3)入射光波长λ增大，则干涉条纹的间距增大。 　薄膜干涉 1．相干光：单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后两个表面反射回来的两束光是相干光。 2．图样特点：肥皂泡表面就出现了明暗相间的条纹或区域，用不同波长的单色光照射肥皂泡，条纹的间距不同，如果用白光照射肥皂泡，由于各色光干涉后的条纹间距不同，液膜上就会出现彩色条纹。 3．应用：干涉法检查平面的平整程度。 在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面和被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或削弱的情况也相同。所以，如果被测表面与标准样板表面一样平整，干涉条纹就是一组平行的直线；如果干涉条纹发生弯曲就表明被测表面不够平整。 [课前小练] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)直接用强光照射双缝，发生干涉。(×) (2)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(√) (3)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(×) (4)薄膜干涉是薄膜的前后两个面的反射光的干涉。(√) 2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的(　　) 解析：D　铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。 3．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是(　　) A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同 C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同 D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同 解析：A　各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹相间得到彩色条纹。故选A。 　双缝干涉 [思维深化] 1．双缝干涉图样的特点 (1)单色光的干涉图样：①中央为亮条纹；②明暗相间的条纹，且相邻条纹间距相等；③波长越大，两相邻亮条纹(或暗条纹)间距越大。 (2)白光的干涉图样：①中央条纹为白色；②其余为彩色条纹。 2．原理：频率相同的两列光叠加时，某些区域的光相互加强，出现亮条纹；某些区域的光相互减弱，出现暗条纹，且加强区与减弱区相互间隔，即亮、暗条纹相互间隔。 3．亮条纹和暗条纹位置的确定 (1)若两列光波到屏上某点的路程差Δx为波长λ的整数倍(或半波长的偶数倍)，即Δx＝±nλ(n＝0，1，2，…)，出现亮纹。 (2)若路程差Δx为半波长的奇数倍，即Δx＝±(2n－1)(n＝1，2，…)，出现暗纹。 　如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7 m。则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)。 【解析】　屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7 m，则n＝＝＝2，故在P点出现明条纹。 【答案】　明条纹 　如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央条纹，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′为中央亮条纹，则以下说法正确的是(　　) A．