第35期 光的干涉 实验 用双缝干涉测量光的波长 光的衍射与偏振 激光-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理选择性必修第一册同步学案（教科版2019）

书 §４．３光的干涉 预习题纲 １．了解光的干涉现象，了解光的干涉产生的条件． ２．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹 和暗条纹的位置特点． ３．了解薄膜干涉及其成因． ４．知道光的干涉在生产、生活中的应用． 课本预习 一、双缝干涉 如图 １，让一束平行的 投射到一个有两条 狭缝 Ｓ１和 Ｓ２的挡板上，狭缝 Ｓ１和Ｓ２相距 ，两条狭 缝就产生两个波源，它们的频 率、相位和振动方向总是 ，两波源发出的光在挡板后面的空间互相 ，发生干涉现象． 实验现象：在屏上得到 的条纹． 实验结论：证明光是一种 ． 总结：干涉条纹和光的波长之间的关系 １．亮条纹的条件 屏上某点Ｐ到两缝Ｓ１和Ｓ２的路程差正好是波长 的整数倍或半个波长的 ． ２．暗条纹的条件 屏上某点Ｐ到两缝Ｓ１和Ｓ２的路程差正好是半个 波长的 ． ３．干涉图样中条纹间距的计算 在双缝间的距离ｄ和双缝到光屏间的距离ｌ不变 的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δｘ（相邻两条 亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离）跟光 的波长λ成 ，即Δｘ＝ ． 二、薄膜干涉 单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，在薄膜的前后 两个面 的光是由同一个光波分解而成的，它们 具有相同的 、恒定的相位差及振动方向． 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 不同，在某些位 置两列波叠加后相互加强，于是出现 条纹；在 另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现 条纹． 问题思考 教室内两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时，我 们观察不到干涉条纹，这是因为 （　　） Ａ．两盏灯亮度不同 Ｂ．灯光的波长太短 Ｃ．两灯光的振动频率不同 Ｄ．电灯发出的光不稳定 思考提示 解析：生活中任何两个独立发光的光源产生的光在 空间相叠加都不会产生干涉，这是由物体的发光机理决 定的，即任何两个独立的光源都不是相干光源．光的相 干条件中，中学主要考查的是频率，频率相同是光发生 干涉的必要条件，要注意从题目中挖掘． 本题虽然强调两盏相同的白炽灯，但它们发出的光 仍然频率不同．不满足干涉产生的条件，看不到干涉图 样，所以Ｃ项正确，Ａ、Ｂ、Ｄ三项都是错误的． §４．４实验：用双缝干涉测量光的波长 预习题纲 １．观察不同单色光的双缝干涉图样． ２．掌握用公式Δｘ＝ ｌｄλ测定单色光的波长的方法． ３．认识物理实验和数学工具在物理发展过程中的 作用． 课本预习 一、实验原理 如图２所示，与两缝之间 的距离ｄ相比，每个狭缝都很 窄，宽度可以忽略．两缝 Ｓ１、Ｓ２ 的连线的中垂线与屏的交点为 Ｐ０，双缝到屏的距离ＯＰ０ ＝Ｌ． 相邻两个亮条纹或暗条 纹的中心间距是Δｘ＝ Ｌｄλ，则λ＝ ． 已知双缝间距 ｄ，再测出双缝到屏的距离 Ｌ和条纹 间距Δｘ，就可以求得光波的波长． 二、物理量的测量 １．Ｌ的测量：双缝到屏的距离可以用 测出． ２．Δｘ的测量：相邻两条亮条纹间的距离需用 测出．为减小误差，可测出 ｎ个亮条纹间的距 离ａ，再求出相邻两个亮条纹间的距离Δｘ＝ ． 三、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、 、单缝、双 缝、遮光筒、毛玻璃屏、 ．另外，还有学生电源、 导线、 等． §４．５光的衍射 预习题纲 １．知道光的衍射现象和产生明显衍射的条件． ２．了解如何通过实验观察光的衍射现象，并可以区 分几种不同的衍射图样． ３．能解释日常生活中的衍射． ４．观察光的偏振现象，知道光是横波． ５．知道自然光和偏振光的区别，知道偏振现象的一 些应用． 课本预习 一、光的衍射 光通过很小的狭缝时，明显地偏离了 方 向，在屏上出现的不是在一般情况下狭缝的像，而是散 开到相当大的范围，按照 的规律应该属于阴影 的区域也会出现 ；反之，应该属于亮区的地方 也会出现 ，这种现象叫做光的衍射． 总结：１．产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长 ，甚 至比光的波长 ． ２．单色光单缝衍射的条纹特点 （１）中央条纹为 ，离中心条纹越远，亮 条纹的宽度 ，亮度 ． （２）狭缝越窄，中央亮条纹 ． ３．白光通过单缝产生衍射图样，中央是 ，两边是 ． 二、光的偏振 光的干涉和 现象说明光具有波动性，光的 现象说明光是一种横波． 当只有一块偏振片时，无论怎样转移偏振片都能看 到 ．若有两块偏振片，固定前一块， 后 一块，到一定程度时就看不到 了． 这就是光的偏振现象，它说明光是横波． 如果光振动的方向限在 ，这种光叫线偏振 光．通常光源发出的光（包括太阳光）是由大量的、振动 方向不同的 组成，称为自然光． 如果在自然光（如灯光、太阳光）传播的方向上放 一偏振片，其中只有那些振动方向与偏振片透光方向 的成分可以通过偏振片，于是就得到了 线偏振光． 使线偏振光射向另一块偏振片时，如果这块偏振片 的透光方向正好和入射的线偏振光振