第四章 第三节 光的干涉-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

第三节 光的干涉 课标要求 核心素养 1．观察光的干涉现象，理解干涉现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。 2．知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长 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 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、光的双缝干涉 1．物理史实 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，开始让人们认识到光的波动性。 2．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。 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 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λ的整数倍时，两列光波在这点相互加强，出现亮条纹。 (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．亮条纹中心的位置：x＝nλ(n＝0，±1，±2…)。 3．相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距：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。 【概念辨析·试身手】 (1)用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(√) (2)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(×) (3)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。(√) (4)频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定。(×) (5)频率相同、振幅相同的两束光才能产生干涉。(×) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 双缝干涉 【要点培优】 1．双缝干涉的示意图。 2．单缝的作用 用同一极小部分光源产生的光形成线光源，最大限度地保证光的相干性。 3．双缝的作用 平行光照射到单缝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。 4．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是相反。 (1)亮条纹产生的条件：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：Δr＝|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0，1，2，3，…) (2)暗条纹产生的条件：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：Δr＝|PS1－PS2|＝(2k＋1)·(k＝0，1，2，3，…) 5．干涉图样的特点 (1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等。 (2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的。 6．干涉条纹和光的波长之间的关系 相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距Δx＝λ。 [思考·探究] 下图所示的是双缝干涉的示意图。单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源。发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况。 探究：(1)两条狭缝起什么作用？ (2)在屏上形成的光的干涉图样有什么特点？ 提示：(1)光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源。 (2)在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹。 【应用培优】 [例1] 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。若两次实验分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz的单色光a和f2＝7.5×1014 Hz的单色光b进行实验，则P点出现亮、暗条纹的情况是(　　 ) A．单色光a和b分别照射时，均出现亮条纹 B．单色光a和b分别照射时，均出现暗条纹 C．单色光a照射时出现亮条纹，单色光b照射时出现暗条纹 D．单色光a照射时出现暗条纹，单色光b照射时出现亮条纹 解析：选C。根据λ＝，单色光a的波长λ1＝＝ m＝0.6×10－6m＝0.60 μm；单色光b的波长λ2＝＝ m＝0.4×10－6m＝0.40 μm，则Δx＝0.60 μm＝λ1，Δx＝0.60 μm＝λ2＝3×，可得出选项C正确。 [训练]1.在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 n