第5章 第1节 光的干涉-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第1节　光的干涉 【核心素养目标】 物理观念 了解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征。 科学思维 学会观察实验，并能将观察到的现象与以前学过的机械波的干涉进行类比学习。 科学探究 通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力。 科学态度与责任 通过对干涉图样的观察，让学生在学习中体会物理知识之美。 一、光的干涉及其产生条件 1．光的干涉：两束光相遇时，如果满足一定的条件，也会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹。干涉是波特有的一种现象，光具有波的特性，也是一种波。 2．光的相干条件：频率相同、振动方向相同。符合条件的光源就被称为相干光源。 3．史实：1801年，英国物理学家托马斯·杨首次在实验室成功进行了光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验。 二、光的双缝干涉公式 1．亮暗条纹的条件：如图所示，如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，在那里就出现亮条纹；如果两列光波到达某点时，路程差为半波长的奇数倍，在那里就出现暗条纹。 2．条纹间的距离：在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹或暗条纹间的距离Δy＝λ。 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称为薄膜干涉。 2．应用 (1)检查平面的平整程度。 (2)光学镜头上的增透膜。 1．判断正误 (1)双缝干涉实验证实了光是一种波。(　　) (2)在双缝干涉实验中两个狭缝之间的距离可以是任意的。(　　) (3)实验中观察到的明条纹一定是波峰与波峰相遇的位置。(　　) (4)在光的双缝干涉实验中，双缝的作用是产生两列相干光源。(　　) (5)只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象。(　　) (6)只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象。(　　) (7)观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧。(　　) 答案：　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√ 2．链接实景 图甲中雨后的彩虹、图乙中儿童吹出的泡泡都是彩色的。请思考上述情境是什么现象？ 提示：　(1)雨后彩虹呈现的彩色属于光的色散现象。 (2)儿童吹出的泡泡呈现的彩色属于光的薄膜干涉现象。 知识点一　双缝干涉及干涉条纹 如图所示，某灯泡发出的单色光经挡板上的双缝后在屏上形成明暗相间的条纹，请思考为什么会出现双缝干涉现象？ 　提示：　灯泡发出的单色光经挡板上的双缝后形成两个光源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，这两个光源在空中的叠加区域出现振动加强和振动减弱交替分布的现象，这就是双缝干涉现象。 1．单色光的干涉条纹：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。中央为亮条纹，两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。 2．双缝干涉的示意图(如图所示) (1)单缝的作用：获得一个有唯一频率和振动情况的线光源。 (2)双缝的作用：通过单缝S的光照到双缝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。 3．亮暗条纹位置的确定 (1)当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的偶数倍(即波长的整数倍)时，即Δr＝±nλ(n＝0，1，2，…)时，该点出现亮条纹。 (2)当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的奇数倍时，即Δr＝±(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时，该点出现暗条纹。 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＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是(　　) A．单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹 B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C．单色光f1照射时出现亮条纹，单色光f2照射时出现暗条纹 D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现亮条纹 C　[如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一点P的距离之差d等于单色光波长的整数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现亮条纹；当d等于单色光半个波长的奇数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相抵消，出现暗条纹。单色光f1的波长 λ1＝＝ m＝0.6×10－6 m＝0.6 μm。 单色光f2的波长 λ2＝＝ m＝0.4×10－6 m＝0.4 μm。 可见d1＝λ1，d2＝λ2，故正确的选项应为C。] 双缝干涉中明暗条纹的判断方法 (1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值。 (2)要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹。 (3)上述结论成立的条件是：两个光源情况完全相同。 针对练　如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7 m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。