第四章 第四节 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（粤教版2019）

第四节　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，通过实验了解光的干涉的条件，干涉图样的特点和原理． 2．掌握干涉条纹和光的波长之间的关系，并能用关系式分析问题． 3．知道薄膜干涉现象，了解其原理和应用. 1.物理观念：光的干涉，双缝干涉、薄膜干涉． 2．科学思维：分析双缝干涉的原理，应用干涉条纹间距公式解决问题． 3．科学探究：观察激光的双缝干涉，探究干涉条纹的特点和形成原理. 一、光的双缝干涉现象 1．实验过程：让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，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． [思考] 任意两个电灯泡发出的光叠加在一起，能不能形成干涉条纹？ 提示　不能． 二、光产生干涉的条件 1．干涉条件 两列光波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定． 2．亮条纹的条件：光屏上某点P到两缝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|P1－P2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…) 3．暗条纹的条件：光屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍． 即|P1－P2|＝(2k＋1)(k＝0,1,2,3，…) 4．干涉条纹和光的波长之间的关系 (1)相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝λ. (2)条纹间距与光波的波长成正比． (3)不同颜色的光条纹间距不同，例如黄光条纹间距比红光小． [思考] 如图是光的双缝干涉示意图，图中的双缝起什么作用？ 提示　平行光照射到双缝上，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． 三、薄膜干涉 1．薄膜干涉中相干光的获得：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的频率、恒定的相位差及振动方向． 2．薄膜干涉的原理：(1)光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后相互削弱，于是出现暗条纹． (2)由于太阳光是由许多不同颜色的单色光组成的，不同颜色的光在不同的位置满足明条纹和暗条纹的条件，从而形成了彩色光带． 探究点一　双缝干涉图样的特点 如图所示是几种单色光的双缝干涉图样，请问： (1)单色光干涉时，相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗？ (2)用不同颜色的光做干涉实验时，干涉图样完全一样吗？ 提示　(1)由图可知，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的． (2)由图可知，用不同颜色的光做干涉实验时，不同颜色的干涉图样条纹间距不同． 1．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．如图所示中央为亮条纹．两相邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大． 2．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处形成亮条纹．从而复合成白色条纹． (2)两相邻亮(或暗)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． 如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图．图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，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．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短．则以下说法正确的是(　　) A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 A　[根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大．由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此A正确．] [训练1]　(多选)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．如果要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，下列做法正确的是(　　) A．减小S1与S2的间距 B．增大双缝到光屏的距离 C．增大单缝S到双缝S1S2的距离 D．将绿光换为蓝光 AB　[在波的干涉中，干涉条纹的间距：Δx＝λ，由公式可得，条纹间距与波长、屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大间距，应减小d，或增大双缝屏到光屏的距离，或增大光的波长，故A、B正确，C、D错误．] 探究点二　薄膜干涉的原理的应用 1．