4.3.1 光的干涉 -2024-2025学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

第三节 光的干涉 第 1 课时 光的干涉 课时聚焦 一、光的双缝干涉实验 1．物理史实：光的干涉实验最早是英国物理学家____________在 1801 年成功完成的，这个实验称为____________________实验。 2．实验过程：让__________（单色 / 复色）光照射到一个有两条彼此平行、靠得很近的狭缝，这两个狭缝可视为两个振动情况总是相同（即它们的____________、振动方向总是相同、相位差恒定）的光源，两光源发出的光在挡板后面的空间互相__________，发生干涉现象。 3．实验现象：在屏上得到__________的条纹。 4．实验结论：光具有__________的特性。 二、光的干涉 1．概念：两束_________在空间相遇，彼此叠加，在一些区域振动相互_______，在另一些区域振动相互_________，且分布稳定的现象。d 双缝间距 L 缝屏距离 光的颜色对应 波长 λ 2．发生干涉的条件：两束光必须________相等、振动方向相同、相位差恒定。发出这两束光的光源称为______光源。 3．双缝干涉图样的特点： ① 用单色光作为光源时，光屏上是__________、_________的条纹。红光的条纹间距最________，紫光的条纹间距最___________。 ② 用白光作为光源时，光屏上出现_________的干涉条纹，且中央明纹为________色。 4．干涉条纹和光的波长之间的关系： 相邻明条纹中心间距或相邻暗条纹中心间距 ___________，中心间距 Δx 大小取决于_______________、___________________和光的__________。它们之间的定量关系为 Δx = __________。 【例 1】 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。则他改变的实验条件可能是（ ） A．减小光源到双缝的距离 B．增大双缝到光屏之间的距离 C．增大双缝之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 【例 2】 （2013学年黄浦二模，多选）在“观察光的干涉现象”实验中，某小组同学用绿色的激光在光屏上得到了较为清晰的干涉图样，为了得到条纹间距更大的干涉图样，他们讨论出下列几种方案，其中可行的是（ ）光屏 双缝 激光器 （A）只需将光源改为红色的激光 （B）只需把双缝间距略微调大 （C）只需把光屏到双缝的距离调大 （D）只需把光源到双缝的距离调大 【例 3】 波长为 500 nm 的绿色光透过两个间距为 2×10−5 m 的狭缝，在屏幕上形成干涉图样。如果相邻暗条纹的间距为 2.0×10−2 m，则： （1）屏幕到狭缝的距离多远？ （2）如果将整套装置置于水中，在水中发生双缝干涉，干涉图样会发生怎样的变化？ 三、薄膜干涉 （1）概念：光照射到薄膜上，从膜的两个________分别反射形成__________而互相________的干涉现象。 （2）事例：阳光下的__________和肥皂膜变得五彩斑斓，且竖直肥皂膜上出现_________（水平/竖直）的彩色条纹。 （3）应用：可以用来检查镜面或者其他精密光学平面的_________。如果待测平面非常平整，会出现_________条纹；如果待测平面不够平整，条纹就会出现________。标准样板 纸片 待测平面 【例 4】 如图，某同学观察肥皂膜干涉现象，将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同的金属元素，火焰会呈现不同的颜色，下列说法正确的是（ ） A．条纹形状是相互平行的竖直线 B．从上向下，条纹的间距越来越小 C．紫光的条纹数比黄光要少一些 D．干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的 同步精练 一、选择题 1． 下列光源可作为相干光源的是（ ） A．两个相同亮度的烛焰 B．两个相同规格的灯泡 C．双丝灯泡 D．出自一个点光源的两束光 2． 下面是四种与光有关的事实，其中与光的干涉有关的是（ ） ① 白光通过棱镜在屏上呈现彩色； ② 雨后的天空出现彩虹； ③ 肥皂泡的表面呈现彩色； ④ 白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹。 A．①② B．①③ C．②③ D．③④ 3． 两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是（ ） A．明暗相间的条纹 B．彩色条纹 C．一片红光 D．晃动的条纹 4． 红光双缝干涉的图像是（ ） A．明暗相间等间距的红色条纹，中间为红色亮条纹 B．明暗相间等间距的红色条纹，中间为暗纹 C．明暗相间不等间距的红色条纹，中间为红色亮条纹，最亮最宽 D．明暗相间不等间距的红色条纹，中间为暗纹 5． 双缝干涉实验中将光源由绿光改为红光，为使条纹间距不变，可增大（ ） A．光源到双缝的距离 B．双缝的间距 C．双缝到光屏的距离 D．双缝的长度 6． 关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ） A．用复色光投射就看不到条纹了 B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C．把光屏前移或后移，将不能看到明暗相间条纹 D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大 7． 如图，一钠光灯放在一空箱子左侧的双缝前，在右壁上产生干涉图样。现给箱子灌满油（不考虑溢油），浸入油中的条纹将（ ） A．间距变宽 B．间距变密 C．间距不变 D．消失 8． （多选）用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是（ ） A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹 B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，红光和蓝光不会发生干涉现象 C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹 D．两束光只能相互叠加，不能产生明暗相间的干涉条纹 9． 在空间站中，将附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置，当光照射到肥皂膜时，肥皂膜上将（ ） A．不会出现干涉条纹 B．会出现上疏下密的水平干涉条纹 C．会出现上密下疏的水平干涉条纹 D．会出现均匀分布的竖直干涉条纹 10． （多选）如图，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像．下列说法正确的是（ ） A．在酒精灯上撒一些食盐，目的是让灯焰发出的光更亮 B．实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象 C．实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，以观察薄膜干涉现象 D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的 11． 如图，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直于玻璃射入，从上往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是（ ） A B C D 二、填空题 12． 如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置。实验中用激光照射双缝，其目的是产生_________相同的两束光。为了增大光屏上干涉条纹的间距，其他条件不变，可使双缝间隙_______（选填“增大”或“减小”，下同）；如果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距将___________。 13． 如图，在工业生产中常用干涉法检查物体表面是否平整，若被测物表面平整的干涉条纹是一组平行的直线，否则是一组弯曲的条纹。此处干涉光来源于____________的上表面和___________的下表面。（填入图中的文字） 14． 如图，将肥皂膜所附着的金属椭圆线圈竖直放置，观察肥皂膜上产生的干涉条纹，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹_______（选填“窄”或“宽”）。若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转 90°，则干涉条纹__________（选填“随同线圈旋转 90°”或“保持不变”）。 三、综合题 15． 在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过该自制的双缝。 （1）保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距_________（选填“越大”或“越小”）； （2）保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距_________（选填“越大”或“越小”）； （3）在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时_______（选填“大”或“小”）； 16． 用波长为 660 nm 的红光做双缝干涉实验，相邻两亮条纹的间距为 4.8 nm。 （1）如果实验装置不变，改用波长为 440 nm 的紫光，相邻两亮条纹的间距为多少？ （2）如果相邻两亮条纹的间距为 4 nm，则实验所用单色光的波长为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 光的干涉 第 1 课时 光的干涉 课时聚焦 一、光的双缝干涉实验 Comment by fj: （1）托马斯·杨，杨氏双缝干涉 （2）单色，频率，叠加 （3）明暗相间 （4）波 1．物理史实：光的干涉实验最早是英国物理学家____________在 1801 年成功完成的，这个实验称为____________________实验。 2．实验过程：让__________（单色 / 复色）光照射到一个有两条彼此平行、靠得很近的狭缝，这两个狭缝可视为两个振动情况总是相同（即它们的____________、振动方向总是相同、相位差恒定）的光源，两光源发出的光在挡板后面的空间互相__________，发生干涉现象。 3．实验现象：在屏上得到__________的条纹。 4．实验结论：光具有__________的特性。 二、光的干涉 Comment by fj: （1）相干光，加强，减弱 （2）频率，相干 （3）①明暗相间，等间距，大，小 ② 彩色，白 （4）相等，双缝间距 d、光屏到双缝的距离 L，波长 λ，λ 1．概念：两束_________在空间相遇，彼此叠加，在一些区域振动相互_______，在另一些区域振动相互_________，且分布稳定的现象。d 双缝间距 L 缝屏距离 光的颜色对应 波长 λ 2．发生干涉的条件：两束光必须________相等、振动方向相同、相位差恒定。发出这两束光的光源称为______光源。 3．双缝干涉图样的特点： ① 用单色光作为光源时，光屏上是__________、_________的条纹。红光的条纹间距最________，紫光的条纹间距最___________。 ② 用白光作为光源时，光屏上出现_________的干涉条纹，且中央明纹为________色。 4．干涉条纹和光的波长之间的关系： 相邻明条纹中心间距或相邻暗条纹中心间距 ___________，中心间距 Δx 大小取决于_______________、___________________和光的__________。它们之间的定量关系为 Δx = __________。 【例 1】 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。则他改变的实验条件可能是（ ） Comment by fj: B 此时有可能还没教到光的波长与频率的关系 A．减小光源到双缝的距离 B．增大双缝到光屏之间的距离 C．增大双缝之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 【例 2】 （2013学年黄浦二模，多选）在“观察光的干涉现象”实验中，某小组同学用绿色的激光在光屏上得到了较为清晰的干涉图样，为了得到条纹间距更大的干涉图样，他们讨论出下列几种方案，其中可行的是（ ） Comment by jing fan: AC 2013学年黄浦二模26，关注D光屏 双缝 激光器 （A）只需将光源改为红色的激光 （B）只需把双缝间距略微调大 （C）只需把光屏到双缝的距离调大 （D）只需把光源到双缝的距离调大 【例 3】 波长为 500 nm 的绿色光透过两个间距为 2×10−5 m 的狭缝，在屏幕上形成干涉图样。如果相邻暗条纹的间距为 2.0×10−2 m，则： （1）屏幕到狭缝的距离多远？ （2）如果将整套装置置于水中，在水中发生双缝干涉，干涉图样会发生怎样的变化？ Comment by fj: 0.8 m 由于杨氏双缝干涉的条纹间距和光在介质中的波长成正比，在水中的介质波长小于在空气中的波长，所以条纹间距会减小。 2022沪科版练习册4.3.7 三、薄膜干涉 Comment by fj: （1）表面，相干光，叠加 （2）油膜，水平 （3）平整度，平行，弯曲 （1）概念：光照射到薄膜上，从膜的两个________分别反射形成__________而互相________的干涉现象。 （2）事例：阳光下的__________和肥皂膜变得五彩斑斓，且竖直肥皂膜上出现_________（水平/竖直）的彩色条纹。 （3）应用：可以用来检查镜面或者其他精密光学平面的_________。如果待测平面非常平整，会出现_________条纹；如果待测平面不够平整，条纹就会出现________。标准样板 纸片 待测平面 【例 4】 如图，某同学观察肥皂膜干涉现象，将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同的金属元素，火焰会呈现不同的颜色，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: B C选项上海教材好像并没有讲到这个知识点 A．条纹形状是相互平行的竖直线 B．从上向下，条纹的间距越来越小 C．紫光的条纹数比黄光要少一些 D．干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的 同步精练 一、选择题 1． 下列光源可作为相干光源的是（ ） Comment by fj: D A．两个相同亮度的烛焰 B．两个相同规格的灯泡 C．双丝灯泡 D．出自一个点光源的两束光 2． 下面是四种与光有关的事实，其中与光的干涉有关的是（ ） Comment by fj: D ① 白光通过棱镜在屏上呈现彩色； ② 雨后的天空出现彩虹； ③ 肥皂泡的表面呈现彩色； ④ 白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹。 A．①② B．①③ C．②③ D．③④ 3． 两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是（ ） Comment by fj: C A．明暗相间的条纹 B．彩色条纹 C．一片红光 D．晃动的条纹 4． 红光双缝干涉的图像是（ ） Comment by fj: A A．明暗相间等间距的红色条纹，中间为红色亮条纹 B．明暗相间等间距的红色条纹，中间为暗纹 C．明暗相间不等间距的红色条纹，中间为红色亮条纹，最亮最宽 D．明暗相间不等间距的红色条纹，中间为暗纹 5． 双缝干涉实验中将光源由绿光改为红光，为使条纹间距不变，可增大（ ） Comment by fj: B A．光源到双缝的距离 B．双缝的间距 C．双缝到光屏的距离 D．双缝的长度 6． 关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: B A．用复色光投射就看不到条纹了 B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C．把光屏前移或后移，将不能看到明暗相间条纹 D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大 7． 如图，一钠光灯放在一空箱子左侧的双缝前，在右壁上产生干涉图样。现给箱子灌满油（不考虑溢油），浸入油中的条纹将（ ） A．间距变宽 B．间距变密 C．间距不变 D．消失 8． （多选）用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: BD A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹 B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，红光和蓝光不会发生干涉现象 C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹 D．两束光只能相互叠加，不能产生明暗相间的干涉条纹 9． 在空间站中，将附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置，当光照射到肥皂膜时，肥皂膜上将（ ） Comment by fj: A A．不会出现干涉条纹 B．会出现上疏下密的水平干涉条纹 C．会出现上密下疏的水平干涉条纹 D．会出现均匀分布的竖直干涉条纹 10． （多选）如图，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像．下列说法正确的是（ ） Comment by fj: BD A．在酒精灯上撒一些食盐，目的是让灯焰发出的光更亮 B．实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象 C．实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，以观察薄膜干涉现象 D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的 11． 如图，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直于玻璃射入，从上往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是（ ） A B C D 二、填空题 12． 如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置。实验中用激光照射双缝，其目的是产生_________相同的两束光。为了增大光屏上干涉条纹的间距，其他条件不变，可使双缝间隙_______（选填“增大”或“减小”，下同）；如果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距将___________。 Comment by fj: 频率，减小，减小 13． 如图，在工业生产中常用干涉法检查物体表面是否平整，若被测物表面平整的干涉条纹是一组平行的直线，否则是一组弯曲的条纹。此处干涉光来源于____________的上表面和___________的下表面。（填入图中的文字） Comment by fj: 被检查平面，样板 14． 如图，将肥皂膜所附着的金属椭圆线圈竖直放置，观察肥皂膜上产生的干涉条纹，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹_______（选填“窄”或“宽”）。若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转 90°，则干涉条纹__________（选填“随同线圈旋转 90°”或“保持不变”）。 Comment by fj: 窄，保持不变 三、综合题 15． 在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过该自制的双缝。 Comment by fj: （1）越大 （2）越大 （3）小 （1）保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距_________（选填“越大”或“越小”）； （2）保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距_________（选填“越大”或“越小”）； （3）在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时_______（选填“大”或“小”）； 16． 用波长为 660 nm 的红光做双缝干涉实验，相邻两亮条纹的间距为 4.8 nm。 Comment by fj: （1）3.2 nm （2）550 nm （1）如果实验装置不变，改用波长为 440 nm 的紫光，相邻两亮条纹的间距为多少？ （2）如果相邻两亮条纹的间距为 4 nm，则实验所用单色光的波长为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$