第五章 第1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（鲁科版2019）

第1节　光的干涉 核心 素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解光的干涉的内涵。 2．知道光的干涉的产生条件。 3．具有与光的干涉相关的运动与相互作用观念和能量观念。 1.能阐述光的干涉的成因及明暗条纹的位置和特点。 2．能将光的干涉与光波模型联系起来。 3．能分析和解释生活中与光的干涉相关的光的波动性问题。 有学习物理的内在动力与热情，能感受物理学之美。 [对应学生用书P83] 知识点一 光的干涉及其产生条件 1.干涉现象 两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹。 2．相干条件 要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定。 3．结论 干涉是波特有的一种现象❶，光具有波的特性。 1．频率不相同的两束光不能发生干涉。(　　√　　) 2．两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干涉现象。(　　×　　) 3．光的干涉现象说明光是一种波。(　　√　　) 知识点二 光的双缝干涉❷公式 1.亮条纹的条件 如果两列光波到达某点时，路程差Δr为波长的整数倍，即满足Δr＝±nλ(n＝0，1，2，3，…)时，这两列光波互相加强，该点就出现亮条纹。 2．暗条纹的条件 如果两列光波到达某点时，路程差Δr为半个波长的奇数倍，即满足Δr＝±(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)时，就出现暗条纹。 3．相邻条纹间距公式 在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距Δy＝λ。式中，λ为光波的波长，d为双缝间距离，l为双缝到光屏的距离。 1．用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(　　√　　) 2．用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。(　　×　　) 3．用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差Δr是波长的奇数倍时，出现暗条纹。(　　×　　) 知识点三 薄膜干涉及其应用 1.薄膜干涉 由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象❸。 2．薄膜干涉现象的应用 (1)劈尖干涉是一种劈形空气薄膜干涉，可用于检查平面的平整程度。 (2)在照相机、望远镜等高质量的光学仪器中，在其镜头的表面镀上透明的增透膜，用来增加透射光的能量。 1．薄膜干涉是两个表面折射的光线产生的。(　　×　　) 2．水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果。(　　×　　) 批注❶：由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，因此在一般情况下，很难找到那么小的狭缝和那些特殊的装置，也就很难观察到光的干涉现象。 批注❷：双缝干涉的实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。 在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况；双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源。 批注❸：薄膜干涉是前、后表面反射的光叠加而成的。竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用，下面厚，上面薄。因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光所走的路程不同。这两列波在一些地方叠加后相互加强，出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现暗条纹。 在演示竖直放置的薄膜干涉实验时，由于薄膜干涉是两列反射光叠加而成的，因此观察干涉条纹时，眼睛应和光源在薄膜的同一侧，如图所示。 [对应学生用书P84] ►情境探究 双缝干涉实验的示意图如下：单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上，S1与S2狭缝就成了两个新波源，发出的光向右传播，在后面的屏上就可以观察到明暗相间的条纹。 请问：做双缝干涉实验时，必须具备什么条件才能观察到干涉条纹？ 提示：必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小。 ►探究归纳 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振动的叠加。如亮条纹处某点同时存在的两列波振动步调总是一致，即振动方向总是相同；而暗条纹处振动步调总相反。具体产生亮、暗条纹的条件为： (1)出现亮条纹的条件：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)出现暗条纹的条件：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。 (3)时间上的关系 ①亮条纹：Δt＝kT(k＝0，1，2，…)； ②暗条纹：Δt＝(2k－1)·(k＝1，2，3，…)。 (式中Δt表示两列光波到同一点的时间差，T＝为光波的周期) 2．干涉图样的特点 (1