第四章 第4节 光的干涉（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第4节　光的干涉 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道光的干涉现象，了解光干涉的条件及干涉图样的特点． 2．知道薄膜干涉现象，了解其原理． 1.物理观念：光的干涉(双缝干涉)，薄膜干涉，相干光． 2．科学思维：分析双缝干涉的原理． 3．科学探究：观察双缝干涉，探究干涉条纹的特点． 1．双缝干涉实验 (1)实验过程：让一束平行的单色光照射有两条平行狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝相当于两个完全相同光源，光在挡板后面的空间中会互相叠加而发生干涉现象． (2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹，且条纹间距相等． 2．干涉条件和干涉条纹 (1)干涉条件 两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．能发生干涉的两束光称为相干光． (2)出现亮条纹的条件：光从两狭缝S1和S2到屏上某点P的路程差正好是波长的整数倍(即半波长的偶数倍). 即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0，1，2，3，……) (3)出现暗条纹的条件：光从两狭缝S1和S2到屏上某点P的路程差正好是半波长的奇数倍． 即|PS1－PS2|＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3，……) 3．物理意义 双缝干涉实验证明了光是一种波． [思考] 下图是光的双缝干涉示意图，图中的双缝起什么作用？ 提示　单色光平行照射到双缝上，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． 1．薄膜干涉中相干光的获得：单色光平行照射到薄膜上，由薄膜的前后两个面分别反射回来，形成两列相干光． 2．薄膜干涉的原理：薄膜的厚度不均匀时，有些地方相互叠加的两束光是同相的，呈现亮条纹；有些地方相互叠加的两束光是反相的，呈现暗条纹．这样薄膜表面就出现了明暗相间的条纹或区域． 3．用途 (1)检查平面的平整程度 单色光在空气层的上下两个表面发生反射，这两列光波发生干涉，在空气层厚度相同的地方，两列光波的路程差相同，其叠加时相互加强或削弱的情况也相同．如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线；如果被测表面是不平整的，干涉条纹就会发生弯曲． (2)增透膜 光在薄膜的前、后两个面上产生两列反射光，设增透膜的厚度为d，则两列反射光到某点的路程差为2d，控制d＝(λ为光在薄膜中的波长)，即2d＝(半波长的奇数倍)，则两列光相互抵消，从而减小反射光的强度． 探究点一　双缝干涉图样的特点 用单色光照射同一双缝(间距不变)，可得到下列双缝干涉图样，请问： (1)同一单色光干涉时，相邻两条亮条纹的间距或相邻两条暗条纹的间距相等吗？ (2)用不同频率的单色光做干涉实验时，得到的干涉图样有什么不同吗？其条纹间距与波长有什么规律？ 提示　(1)由图可知，相邻两条亮条纹和相邻两条暗条纹之间的距离都是相等的． (2)由图可知，用不同颜色的单色光做干涉实验时，不同颜色的干涉图样条纹间距不同．光的波长越长，其条纹间距越大． 1．单色光的双缝干涉图样：若用单色光作光源，则干涉图样是明暗相间的条纹，且条纹间距相等．如图所示，光屏中央为亮条纹．两相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大． 2．白光的双缝干涉图样：若用白光作光源，则干涉图样中两侧条纹是彩色条纹，中央条纹是白色的，原因是各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央形成亮条纹，从而复合成白色条纹． (多选)如图所示，用波长为λ的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的路程差为d，O点为屏上到双缝距离相等的点，则(　　) A．距O点最近的一条暗条纹一定在d＝处 B．当屏上某点到双缝的路程差d＝(n为正整数)时，这些点出现暗条纹 C．屏上距离O点越远的点，越容易出现暗条纹 D．用各种色光在同一条件下实验，波长越短的色光其条纹间距越小 AD　[当路程差d＝nλ(n＝0，1，2，3，……)时出现亮条纹，当路程差d＝(2n－1)(n＝1，2，3，……)时出现暗条纹，由此可见，当d＝时，出现暗条纹，所以A项正确，B、C项错误；干涉条纹间距与光的波长有关，在同一条件下进行实验，即屏幕到双缝的距离及双缝间距相同时，光的波长越短，其干涉条纹之间的距离越小，故D项正确．] [训练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，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是(　　) A.用频率为f1和f2的单色光分别照射时，均出现亮条纹 B．用频率为f1和f2的单色光分别照射时，均出现暗条纹 C．用频率为 f1单色光照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹 D．用频率为f1单色光照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹 C　[λ1＝＝0.6×10－6m，λ2＝＝0.4×10－6m.用频率为f1的单色光照射时，Δs＝0.6 μm＝λ1