4.3 光的干涉（导学案）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第3节　光的干涉 导学案 【学习目标】 1.了解相干光源，知道光的干涉条件，知道杨氏干涉实验的设计原理。 2.通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。 3.知道光的路程差的概念，知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系。 4.知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。 【学习重难点】 1.教学重点：光的干涉的概念及表达式、光的干涉的条件、光的干涉的应用； 2.教学难点：光的干涉的条件、光的干涉的应用。 【知识回顾】 波的干涉 (1)定义 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的____________，某些区域的振____________的现象。 (2)稳定干涉条件 ①两列波的频率必须____________。 ②两个波源的相位差必须____________。 (3)一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。 【自主预习】 1、 光的双缝干涉 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____________实验，实验证明光是一种____________。 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____________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____________的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生____________。 (3)实验现象：在屏上得到____________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____________倍时，两列光波在这点相互加强，出现____________。 ②当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的____________倍时，两列光波在这点相互减弱，出现____________。 3．相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距 Δx＝____________。 2、 薄膜干涉 1．定义：薄膜前后两个面的反射光相互叠加，发生的干涉。 2．形成原因 不同位置的液膜，____________不同，来自前后两个面的反射光的____________不同。 (1)某些地方，两列波叠加后互相加强，出现____________条纹； (2)在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，出现____________条纹。 3．彩色条纹形成原因 由于不同颜色的光的____________不同，薄膜上不同颜色光的条纹的____________也不同，相互交错，看上去会有彩色条纹。 4．应用 (1)在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，增加光的____________或反射。 (2)检测镜面或其他精密的光学平面的____________。 【课堂探究】 【新课导入】 肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。 这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强,而在某些区域振动减弱;且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔。这种现象叫波的干涉。 干涉现象是波动独有的特征，光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象。怎样才能观察光的干涉现象呢？ 【新课教学】 任务一、光的双缝干涉 （一）问题与思考 光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 托马斯·杨的设计 （2） 光的双缝干涉 演示实验：观察光的干涉现象播放视频，让学生观看。 实验现象分析： 一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近。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，这两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。振动加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。 什么时候出现亮条纹，什么时候又出现暗条纹呢？ 实验现象解读——亮纹 由此可以得出出现亮条纹的规律是什么？ 实验现象解读——暗纹 由此可以得出出现暗条纹的规律是什么？ 任务二、干涉条纹和光的波长之间的关系 （一）亮（暗）纹间距的公式推导 如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P 。对屏上与P距离为x的一点 P1，两缝与P1的距离P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为与波长有什么关系？ 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 （3） 干涉条纹和光的波长之间的关系 双缝干涉亮（暗）纹间距的公式， 1.相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素： 2、不同单色光干涉条纹宽度： 不同单色光干涉条纹宽度大小规律是怎样的？ 3.白光的干涉图样特点： 白光的干涉图会是什么样的？ 任务三、薄膜干涉 （1） 观察与