第1节 光的干涉-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修1同步导学案配套PPT课件（鲁科版）

第1节　光的干涉 第5章　光的干涉、衍射和偏振     [学习目标]　1.通过实验观察认识光的干涉现象,知道光的干涉现象说明光是一种波(重点)。2.掌握光的双缝干涉现象的产生,出现亮、暗条纹的位置(重点)。3.知道产生干涉条纹的条件,能进行干涉条纹间距的计算(重难点)。4.知道薄膜干涉现象以及相关的应用(重点)。 课时作业 巩固提升 要点1　光的双缝干涉 要点2　干涉图样及其分析 要点3　薄膜干涉 内容索引 要点1　光的双缝干涉 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.光的干涉实验最早是物理学家　　　　　　在1801年成功完成的。  2.光的双缝干涉现象 (1)实验装置示意图 托马斯·杨 (2)实验过程及现象 将一束激光照射到缝S1和缝S2上,缝S1和缝S2将这束激光分成两列光波,这两列光波　　　　　　、　　　　　　都相同,在双缝后相遇,出现振动加强和减弱相间的区域,在屏上就出现　　　　　　的干涉条纹。  (3)实验结论 两束光相遇时,如果满足一定的条件,会产生干涉现象。光的干涉现象证明了光是一种　　　　　　　。  振动频率　 振动方向　 明暗相间 波 3.光的干涉 (1)干涉现象 两列相干光在空间传播时相遇,将在相遇区域发生波的叠加,如果在某些区域加强,而在另一些区域减弱,且加强区域和减弱区域是相互间隔的,这种现象称为光的干涉现象。产生的图样叫作干涉图样。 (2)产生稳定干涉的条件:两列光波的　　　　相同、　　　　　　相同且　　　　　恒定。  (3)相干光源:能发生干涉的两束光称为相干光,两个光源称为　　　　　　。  频率　 振动方向 相位差 相干光源 (4)光的干涉图样 如图所示为由双缝干涉实验得到的图样,由干涉图样可知:   ①　　　　　　的地方出现　　　　　　,　　　　　　的地方出现　　　　　　。  ②亮条纹和暗条纹相互间隔,间距相等。 ③亮条纹的位置和暗条纹的位置是不随时间而改变的。 振动加强 亮条纹 振动减弱　 暗条纹 [思考与讨论] 如图为双缝干涉的示意图,单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上,在后面的屏上就会观察到明暗相间的条纹。 (1)单缝和双缝的作用是什么? 提示:(1)①单缝的作用:获得一个线光源,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上后,又照射到双缝S1、S2上,这样一束光被分成两束频率、相位和振动方向都相同的相干光。 (2)实验现象是什么? 提示: (2)在屏上得到明暗相间的条纹。 (3)光的干涉现象对认识光的本质有什么意义? 提示: (3)干涉是波的特征,光的干涉现象说明光是一种波。 1.相干光的获得 (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,如果用激光直接照射双缝,可省去单缝屏。杨氏那时没有激光,因此他用强光照射一条狭缝,通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。 (2)双缝的作用 平行光照射到单缝S上,又照射到双缝S1、S2上,这样一束光被分成两束频率、相位和振动方向都相同的相干光。 归纳 关键能力 合作探究 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产生亮、暗条纹的条件如下: (1)亮条纹的条件:屏上某点P到两条缝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|PS1-PS2|=kλ=2k·(k=0,1,2,3,…)。 说明:k=0时,PS1=PS2,此时P点位于光屏上的O处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹,k为亮条纹的级次。 (2)暗条纹的条件:屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍,即|PS1-PS2|=(2k-1)·(k=1,2,3,…)。 说明:k为暗条纹的级次,从第1级暗条纹开始向两侧展开。 注意:当频率相同、振动步调总是相反的两列光波叠加时,产生亮、暗条纹的条件与上面的情况恰好相反。 3.干涉图样 (1)单色光的干涉图样: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(或相邻暗条纹与暗条纹)中心间的距离相等,如图所示。   (2)白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹。 [例1]　在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光频率、波长均不相等,这时屏上(　　) A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮 C 两束光能发生干涉的条件之一是频率相等。利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光,在屏上形成干涉条纹,但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不相等,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,但屏上仍会有光亮,故C正确。 [例2]　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,若两次实验分别用频率为f1=5.0×1014 Hz的单色光a和f2=7.5×1014 Hz的单色光b进行实验,则P点出现亮、暗条纹的情况是(　　) A.用单色光a和b分别照射时,均出现亮条纹 B.用单色光a和b分别照射时,均出现暗条纹 C.用单色光a照射时出现亮条纹,用单色光b照射时出现暗条纹 D.用单色光a照射时出现暗条纹,用单色光b照射时出现亮条纹 C 根据λ=可得,单色光a的波长λ1= m=0.6×10-6 m=0.60 μm;单色光b的波长λ2= m=0.4×10-6 m=0.40 μm,则Δx=0.60 μm=λ1, Δx=0.60 μm=,可得出选项C正确。 方法总结 1.双缝干涉的条件是必须有相干光源,且双缝间的间距必须很小。 2.光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差,所以一般情况很难观察到光的干涉现象,杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光源。 3.在单色光的干涉条纹中,两相邻亮条纹或暗条纹间的距离是相等的,不同色光的条纹间距不相等。 [针对训练]　1.用单色光做双缝干涉实验时,已知屏上一点P到双缝的路程差r=1.5×10-6 m,若单色光波长λ=0.6 μm,则此时在中央亮条纹和P点之间的暗条纹个数为(　　) A.1　　　　　　　　　　　 B.2 C.3 D.4 B 由题意可知,P到双缝的路程差与波长的关系为r=λ,路程差是半波长的奇数倍,在P点形成暗条纹,在中央亮条纹和P点暗条纹之间的点到双缝的路程差在0~λ范围内,可知当路程差为λ时,所在位置为暗条纹,则此时在中央亮条纹和P点之间的暗条纹个数为2个,B正确。 二 要点2　干涉图样及其分析 25 1.条纹间距 (1)意义:条纹间距是指两相邻亮条纹或暗条纹中心间距。 (2)公式:Δy=　　　　,其中l为双缝到光屏的距离,d为双缝间距离,λ为光波的波长。  2.单色光的双缝干涉图样 (1)中央为　　　条纹,两侧是明暗相间且条纹间距　　　　的条纹。  (2)两相邻亮条纹(或暗条纹)的间距与光的波长有关,波长越长,条纹间距　　　　。  梳理 必备知识 自主学习 λ　 亮　 相等 越大 3.白光的双缝干涉图样 (1)中央是白色的条纹,两侧是　　　　条纹。  (2)产生原因 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。 ②两侧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,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。 彩色 [思考与讨论] 同一实验装置,用不同的色光来做双缝干涉实验,所产生的干涉条纹是不同的。如图是由三种色光产生的干涉条纹,请比较它们有什么异同,并思考以下问题: (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? 提示:(1)相等。 (2)用不同颜色的光做双缝干涉实验时干涉图样完全一样吗?红光和蓝光的干涉条纹间距哪个大些? 提示: (2)不一样,条纹间距不同;红光的条纹间距大于蓝光。 (3)白光的干涉条纹为什么是彩色的? 提示: (3)白光是复色光,其中不同波长的单色光条纹之间的距离不同,所以白光呈现彩色条纹。 1.对于同一单色光,条纹之间的距离相等,干涉条纹由该单色光的亮条纹和暗条纹组成。 2.用不同颜色的光用同一实验装置进行干涉实验,条纹间距不同,光的波长越大(频率越小),条纹间距越大。 归纳 关键能力 合作探究 3.白光的干涉条纹的中央是白色的,两侧是彩色的,这是因为: (1)白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成的复色光,且从红光到紫光波长逐渐变短。 (2)各种色光都能形成明暗相间的条纹,都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹。 (3)两侧条纹间距与各色光的波长成正比,条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹。 [例3]　(多选)如图所示为探究“双缝干涉”的示意图。现用蓝光照射单缝S时,在光屏P上得到相应的干涉条纹。若要使光屏P上的相邻亮(或暗)条纹间距变大,可采用的方法为(　 　) A.减小双缝S1与S2的间距 B.增大双缝到光屏的距离 C.减小单缝S到双缝S1、S2的距离 D.将蓝光换为红光 ABD 根据双缝干涉相邻亮(或暗)条纹间距公式Δy=λ知,减小双缝间的距离,即减小d,则干涉条纹间距增大,故A正确;增大双缝到光屏的距离,即增大l,则相邻亮(或暗)条纹间距增大,故B正确;减小单缝S到双缝S1、S2的距离,条纹间距不受影响,故C错误;将蓝光换为红光,波长变长,则相邻亮(或暗)条纹间距变大,故D正确。 [例4]　用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置,则双缝间的距离变为原来的(　　)   A.倍 C.2倍 D.3倍 B 　根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有Δy=λ,由题图知Δy乙 =2Δy甲,则d乙=d甲,故B正确。 [针对训练]　2.图甲是双缝干涉示意图,两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示。下列说法正确的是(　　) A.形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长长 B.形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率大 C.若只增大挡板与屏间的距离l,两种单色光 相邻亮条纹间的距离Δy都将增大 D.若只减小挡板上两个狭缝间的距离d,两种 单色光相邻亮条纹间的距离Δy都将减小 C 乙图样条纹间距比丙图样条纹间距窄,根据 Δy=可知,形成乙图样的光的波长比形成丙 图样的光的波长短,形成丙图样的光的频率 比形成乙图样的光的频率小,故A、B错误;若 只增大挡板与屏间的距离l,根据Δy=可知,两种单色光相邻亮条纹间的距离Δy都将增大,故C正确;若只减小挡板上两个狭缝间的距离d,根据Δy=可知,两种单色光相邻亮条纹间的距离Δy都将增大,故D错误。 三 要点3　薄膜干涉 39 1.薄膜干涉是薄膜两个面　　　　的光波相遇而产生的干涉现象。  2.不同位置液膜前后两个面的反射光的　　　　　　不同,某些位置两列波叠加后相互　　　　,出现亮条纹;另一些位置两列波叠加后相互　　　　,出现了暗条纹。  3.应用:在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜,增加光的　　　　或者　　　　;利用薄膜干涉的原理对镜面或其他精密的光学平面的平滑度进行检测。  梳理 必备知识 自主学习 反射 路程差　 加强　 削弱 透射　 反射 [思考与讨论] (1)如图甲所示,在酒精灯的灯芯上撒一些食盐,灯焰就能发出明亮的单色黄光,肥皂液膜相当于平面镜,所成的灯焰的像有什么特点? 提示:(1)灯焰的像为明暗相间的水平条纹。 (2)肥皂液膜在重力的作用下形成图乙的形状,请分析灯焰的像出现亮、暗条纹的原因。 提示: (2)灯焰的像是液膜前后两个面反射的光形成的。来自两个面的反射光相互叠加,发生干涉。竖直放置的肥皂液膜受到重力的作用,下面厚、上面薄,因此在膜上不同的位置,来自前后两个面的反射光,即图乙中的实线和虚线波形代表的两列光波,其路程差不同。在某些位置,这两列波叠加后相互加强,出现了亮条纹;在另一些位置,叠加后相互削弱,出现了暗条纹。 (3)观察水面上的油膜,发现色彩会不断地运动变化,如图所示。请解释出现该现象的原因。 提示: (3)当白光照射在油膜表面时,被油膜的前后表面反射的两列反射波叠加,形成干涉条纹;由于白光中的各色光的波长不同,从油膜的前后表面反射后,在不同的位置相互加强,在薄膜上就会出现彩色条纹;由于薄膜的厚度不断变化,则彩色条纹会不断地运动变化。 1.薄膜干涉的原理 (1)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实际的光源分解而成的,它们具有相同的频率,恒定的相位差,是相干光。 (2)光照在厚度不同的薄膜上时,前、后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2倍,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,叠加后相互削弱,于是出现暗条纹。 归纳 关键能力 合作探究 2.形成亮、暗条纹的条件 薄膜干涉是经薄膜前、后面反射的两束光叠加的结果。出现亮条纹的位置,两束光的路程差Δr=nλ(n=0,1,2,3,…),出现暗条纹的位置,两束光的路程差Δr=(2n+1)(n=0,1,2,3,…)。 3.薄膜干涉的应用 (1)检查平面平整度 如图甲所示,两平面之间形成一楔形空气薄层,用单色光从上向下照射,空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉,空气层厚度相同的地方,两列波路程差相同,两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同。如果被测表面是平整的,得到的干涉图样必是一组平行的直线。如果被测表面某处凹陷,则对应亮条纹(或暗条纹)向左弯曲,如图乙中P处所示;如果某处凸起,则对应条纹向右弯曲,如图乙中Q处所示。 (2)增透膜 原理:如图所示,增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波,相互叠加,当路程差为半波长的奇数倍时,两个表面反射的光互为反向,相互抵消,从而使反射的两列光波产生相消干涉,反射光的能量几乎等于零。一般取最小厚度d满足2d=(式中的λ为光在该种介质中的波长),由于白光中含有多种波长的光,所以增透膜只能使其中一定波长的光相互抵消。 应用:为了减少光学装置中的反射光的损失,可在元件表面涂一层透明薄膜,一般是氟化镁。 [例5]　(多选)如图甲所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平整情况,观察到的图像如图乙所示,这说明(　　) A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷 BC 利用光的薄膜干涉来检查平面的情况, 就是由标准样板平面和被检查平面间 形成一个楔形的空气薄层,用单色光从 上面照射,入射光在空气层的上、下表 面反射形成的两列光波发生干涉。如果被检测的面是平的,那么空气层厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上。若是被检测平面的某处凹下去了,这时干涉条纹就不是直线,在凹处的干涉条纹将向楔形膜中薄的一侧弯曲,这是因为凹处的两束反射光的路程差变大,它只能与膜厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹(路程差相同的干涉条纹为同一级,一般路程差大的干涉条纹级别高,路程差小的干涉条纹级别低),显然凹处的级别增大,将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹,凸处的情况则相反,故B、C正确。 [例6]　如图所示,圆形铁丝圈上附有一层肥皂液膜,灯泡发出一种单色光。先后把铁丝圈水平摆放在灯泡上方的a位置和竖直摆放在灯泡附近的b位置,则观察到的干涉条纹是(　　) A.a、b位置都是横条纹 B.a、b位置都是环形条纹 C.a位置是横条纹,b位置是环形条纹 D.a位置是环形条纹,b位置是横条纹 D 单色光在路程差相同的位置发生干涉形成条纹,在a位置,可知与圆心距离相等的位置的路程差相同,故为环形条纹;在b位置,单色光垂直照射肥皂液膜,同一条水平线上的薄膜的厚度大致相同,路程差基本相同,会形成干涉横条纹,故选D。 方法总结 1.由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的,所以观察时眼睛与光源应在膜的同一侧。 2.在光的薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方,因此又叫等厚干涉。 3.用单色光照射得到明暗相间的条纹,用白光照射得到彩色条纹。 [针对训练]　3.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是(　　) A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动 A 由题知,C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,G增长的高度大于C增长的高度,则劈形空气层的厚度变大,且同一厚度的空气膜向劈尖移动,则条纹向左移动,故A项正确。 四 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.(多选)下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(　　) A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹 D.在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生 13 BC 在双缝干涉实验中,单缝的作用是获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况,双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源,故选项A错误,B正确;在两个相干光源完全相同的情况下,光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹,故选项C正确;两列光波只要相遇就会叠加,满足相干条件就能发生干涉,所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉,用光屏接收只是为了肉眼观察的方便,故选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,C为光屏。当让一束阳光照射A屏时,C屏上并没有出现干涉条纹,移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是(　　) A.单缝S太窄 B.单缝S太宽 C.S到S1和S2的距离不相等 D.阳光不能作为光源 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 双缝干涉中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,得不到线光源,故选项B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3.用双缝干涉实验装置得到红光的干涉条纹。先增加光源与单缝之间的距离,再将光源与单缝之间的红色滤光片换为绿色滤光片,下列说法正确的是(　　) A.增加光源与单缝之间的距离后,得到的条纹间距变大 B.增加光源与单缝之间的距离后,得到的条纹间距变小 C.换为绿色滤光片后,得到的条纹间距变小 D.换为绿色滤光片后,得到的条纹间距变大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 C 根据Δy=λ可知,增加光源与单缝之间的距离后,得到的条纹间距不变,选项A、B错误;换为绿色滤光片后,波长变短,得到的条纹间距变小,选项C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4.(多选)随着科技的发展,夜视技术越来越成熟,一切物体都可以产生红外线,即使在漆黑的夜里,“红外监控”“红外摄影”也能将目标观察得清清楚楚。为了使图像清晰,通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜,下列说法正确的是(　　) A.镀膜使图像清晰的原理是利用了光的干涉 B.镀膜的目的是尽可能让入射的红外线反射 C.镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的四分之一 D.镀膜的镜头看起来是有颜色的,是增透了这种光的缘故 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AC 照相机的增透膜,利用了光的干涉,薄膜两个表面的反射光干涉减弱,从而增加透射光的强度,A正确;镀膜的目的是尽可能让红外线能够透射,而让红外线之外的光反射,从而使红外线图像更加清晰,B错误;当红外线在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉减弱时,反射光最弱,透射光最强,根据干涉相消的规律可知,此时红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍,而为了尽可能增加光的透射程度,镀膜的厚度应该取最薄的值,即镀膜厚度应是红外线在薄膜中波长的四分之一,C正确;镀膜的镜头看起来是有颜色的,是因为这种颜色的光在薄膜两个表面的反射光干涉增强,从而减弱了这种透射光的强度,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐),图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是(　　) A.当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30° B.当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90° C.当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30° D.干涉条纹保持原来状态不变 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,A、B、C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 6.某同学自己动手为手机贴钢化膜,贴完后发现屏幕中央有不规则的环形条纹,通过查询相关资料得知,这是由钢化膜内表面未与手机屏幕完全贴合引起的,关于这个现象,下列说法正确的是(　　) A.这是由钢化膜内、外表面的反射光叠加形成的 B.条纹宽度越大,说明该处钢化膜越厚 C.条纹宽度越大,说明该处钢化膜内表面与手机屏幕间空气隙越厚 D.同一条纹上,钢化膜内表面与手机屏幕间空气隙的厚度相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 干涉条纹是由钢化膜内表面与手机屏幕间空气隙上、下表面的反射光叠加形成的,故A错误;条纹宽度越大,说明该处钢化膜内表面与手机屏幕间空气隙厚度变化得越慢(几乎不变),并不能反映该处空气隙的厚度,故B、C错误;同一条纹上,钢化膜内表面与手机屏幕间空气隙上、下表面反射光的光程差相同,空气隙的厚度相同,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7.光的干涉现象在技术中有重要应用。一顶角极大的圆锥形玻璃体,倒立在表面平整的标准板上,其截面如图甲。单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体,沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是(　　) A.条纹是以顶点为圆心的同心圆, 且中间疏、边缘密 B.产生干涉的两束光是来自玻璃体上表面和侧面的反射光 C.换用频率更大的光照射,条纹间距变大 D.若出现乙图所示条纹,则说明玻璃体侧面上有凸起 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 产生干涉的两束光是来自玻璃体的下表面 和平面标准板上表面的反射光,即空气膜的 上下两个表面反射的两列光波发生干涉,以 顶点为圆心的各点空气薄膜间距相等且随半径的方向均匀变化,因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆,且疏密均匀,故A、B错误;换用频率更大的光照射,波长变短,则条纹间距变小,选项C错误;空气薄层干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,若出现乙图所示条纹,说明该处光的路程差与内侧的路程差相等,即该处出现凸起,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [B组　综合强化练] 8.如图所示,一单色光源放在一空箱子左侧,中间放置一单缝,在箱子的左壁开有双缝,此时会在右壁上产生干涉图样。现把整个装置浸入透明油中,则右壁上产生的干涉条纹会(　　) A.间距不变　　　　　　 B.间距变大 C.间距变小 D.条纹消失 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 C 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,随着波长越长,则条纹间距越大,根据且c=nv,现把整个装置浸入透明油中,由于油的折射率大,则波长变小,由于Δy=·λ,故条纹间距变小,故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 9.图甲是检查物体平面平整程度的装置,其中A为标准平板,B为待测物体,C为入射光,图乙为观察到的干涉条纹,下列说法正确的是(　　) A.入射光C可以采用复色光 B.将A、B间的物体向右微小平移可使条纹间距变大 C.由图乙条纹可知,B上表面上有沟状凹陷 D.若从中间位置向下按压A使其发生微小形变,观察到的条纹左密右稀 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 入射光C应采用单色光,波长一定,不会 出现干涉条纹重合,若采用复色光则会 出现干涉条纹重合的现象,A错误;将A、B间的物体向右微小平移,从左到右,光在A、B间楔形狭缝内的光程差变化变慢,可使条纹间距变大,B正确;从左到右,光在A、B间楔形狭缝内的光程差均匀变大,故相邻亮条纹间距应相等,由图乙条纹可知,中间某条纹右偏,即亮条纹推迟出现,故B上表面上有沟状凸起,C错误;若从中间位置向下按压A使其发生微小形变,左侧光程差变化变慢,右侧光程差变化变快,故观察到的条纹左稀右密,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10.(多选)如图所示,竖直放置的肥皂液膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜,从膜左侧面水平射入的红光,在左侧面观察到干涉条纹,则下列说法正确的是(　　) A.干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的 B.干涉条纹是红、黑相间的水平条纹 C.入射光如果换成紫光,相邻亮条纹间距变大 D.如果薄膜的下端再厚一些,干涉条纹变疏 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AB 干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的,故A对;一 个红条纹是同一厚度的薄膜左右面的反射光形成的,同一水平 线上的薄膜厚度相同,则条纹水平,故B对;把楔形膜两边延长至 相交,夹角设为θ,如图所示,设第n、n+1条亮纹处的薄膜厚度分 别为dn和,到交点的距离分别设为yn和,因为夹角很小, 应用边角关系有dn=ynsin θ,sin θ,相邻亮纹间距Δy=,又根据干涉条件有2dn=nλ,2=(n+1)λ,联立解得Δy=, 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 显然相邻亮纹间距随入射光波长增大而增大、随θ增大而减小,入射光换成紫光,即波长变小,所以相邻亮条纹间距变小,故C错;而薄膜的下端再厚一些使得θ增大,则Δy减小,干涉条纹变密,故D错。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 11.图示是研究光的双缝干涉装置的示意图,挡板上有两条狭缝S1、S2,由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光的波长为λ,屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等,如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹,由P向上数,与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹,与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹,则当P1处的亮纹恰好是10号亮纹。设直线S1P1的长度为δ1,S2P1的长度为δ2,则|δ1-δ2|等于(　　) A.9λ B.10λ C.11λ D.20λ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 出现亮条纹的条件是光程差|δ1-δ2|=nλ,n=0时,出现0号亮纹,n=1时,出现1号亮纹…n=10时,出现10号亮纹,故B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 12.在双缝干涉实验中,光源发射波长为6.0×10-7 m的橙光时,在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹,光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹。其他条件不变,现改用其他颜色的可见光做实验,光屏上A点是暗条纹位置,可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014 Hz,则入射光的波长可能是(　　) A.8.0×10-7 m B.4.8×10-7 m C.4.0×10-7 m D.3.4×10-7 m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 B 可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014 Hz,依据公式c=λf可知,其波长范围是4.0×10-7~7.69×10-7 m,A、D两项错误。因A点是距中心条纹的第二条亮条纹,所以A点到两狭缝的路程差Δs=2λ橙=1.2×10-6 m,要想出现暗条纹,Δs=(2n+1)(n=0,1,2,…),则λ=,当n=0时,λ=2.4×1 m;当n=1时,λ=8×1 m;当n=2时,λ=4.8×1 m;当n=3时,λ=3.4×1 m,故选项B正确,C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [C组　培优选做练] 13.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波 的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏 干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本 装置如图所示,S为单色光源。S发出的光直接照射在光屏上,同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像S'发出的,这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l,平面镜左端到SS'的距离为b,平面镜的长度为c,光的波长为λ。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (1)用作图法标出光发生干涉的区域; 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 答案:(1)图见解析　 (1)根据作图法可得下图,   其中阴影部分为发生干涉的区域。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)求光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度; 答案: (2)　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)由几何关系可得,,d=H-h 联立可得d=。 (3)写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δy的表达式。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 答案: (3)Δy=λ (3)光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看作双缝干涉,所以SS'之间的距离为d,则d=2a 而光源S到光屏的距离可以看作双缝屏到像屏距离l, 根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Δy=λ 可得Δy=λ。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 $$