4.3光的干涉-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光 第四节 光的干涉 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道光的干涉现象和干涉条件 ，并能从光的干涉现象中说明光是一种波。 科学思维 理解杨氏双缝干涉实验亮暗条纹产生的条件。了解薄膜干涉现象 ，并了解薄膜干涉的应用。 科学探究 经历理解杨氏双缝干涉的探究过程，理解实验中亮暗条纹产生的原因。 科学态度与责任 结合生活中的光的干涉现象现象，会解释现象及其应用原理，培养学以致用的综合实践能力。 知识点一　光的双缝干涉 情境导学： 如图所示，灯泡发出的光经挡板上的双缝后在屏上形成明暗相间的条纹，请问是什么现象？ 答案提示：是光的双缝干涉现象。灯泡发出的光经挡板上的双缝后形成两个光源，它们的频率、相位总是相同的，这两个光源在空中的叠加区域出现加强和减弱交替分布的现象，从而在屏上形成明暗相间的条纹。 1.杨氏双缝干涉实验 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，即杨氏双缝干涉实验，实验证明光是一种波。 2.双缝干涉 (1)实验装置 (说明：屏在挡板右侧，没有画出) (2)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。 (3)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。 (4)产生明暗条纹的条件 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。 3.相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距 Δx＝λ。 知识点二　　光的干涉 1.干涉现象 两束光相遇时，如果满足一定的条件，会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹。 2.光产生干涉的条件 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。 3.由干涉现象得出的结论 干涉是波特有的一种现象，光具有波的特性。 4.光的相干条件：人们把频率相同、相位差恒定、振动方向相同称为光的相干条件。 5.相干光源：符合光的相干条件的光源。 6.出现明暗条纹的条件 (1)亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时，出现亮条纹。 (2)暗条纹：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，出现暗条纹。 知识点三 干涉图样及其分析 情景导学 如图所示是几种单色光的双缝干涉图样，请问： 几种单色光的双缝干涉图样 (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？ 答案提示：(1)由题图可知，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹之间的距离都是相等的。 (2)由题图可知，用不同颜色的光做干涉实验时，不同颜色光的干涉图样条纹间距不同。 1.条纹间距公式 相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δy与入射光波长的定量关系。 2.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。 3.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。 知识点四　薄膜干涉及其应用 情景导学： 用铁环粘上肥皂液，用白炽灯光照射，从反射光的方向去看，呈现如图所示的现象，最上部是较宽的黑色条纹，其下是若干彩色条纹图。为什么上部是黑色条纹？ 提示　由于重力作用，肥皂液逐渐向下流动，形成上薄下厚的形状，上部的肥皂膜变得越来越薄，当厚度小于所有可见光的波长的时，从膜的前表面反射回来的光和从后表面反射回来的光的光程差总小于波长，叠加的结果都不会达到加强，而且两个表面反射回来的光的能量与透射光的能量相比都很小，所以看起来是黑色。 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称为薄膜干涉。 2.薄膜干涉的原理 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。 3.薄膜干涉的应用 (1)用干涉法检查平面的平整度。 (2)光学仪器上的增透膜。 易错易混点1.双缝干涉实验的理解和应用 易错易混点辨析： 1.双缝干涉的实验装置 如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。 (1)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。 (2)双缝的作用：平行光照射到单缝S上，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。 2.屏上某处出现亮、暗条纹的条件 频率相同、振动步调相同的两列光波叠加时，如果某点同时参与的两个振动步调总是一致，则