4.3光的干涉 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光 第3节 光的干涉 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。 这些彩色条纹或图案是怎样形成的？ 条纹、图样，你联想到了什么？ 知识回顾 波的干涉： 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。 光是一种电磁波，怎样才能观察到光的干涉现象呢？ 如何判断位置是加强区还是减弱区？ 一、光的双缝干涉 一、光的双缝干涉 一、杨氏双缝干涉 托马斯·杨的时代没有激光。 获取线光源 将光束一分为二，获取两束完全一致的相干光 “一分为二” 有力地证明了光是一种波！ 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 三、薄膜干涉 油膜在白光下 阳光下的肥皂膜 如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。 薄膜干涉的成因 薄膜干涉的应用——平滑度检测 待测平面 薄片 标准样板 表面产生了膜干涉 待测表面平整 P、M两点不平整 思考：那P、M两点对应的是凹陷还是凸起呢？ ①待测表面平整 薄片 思考：它的条纹宽度与楔形顶角和光的波长有什么关系？ ∆x )θ λ P Q N M θ不变 ∆rP-∆rQ=2dP-2dQ=λ λ↑ ∆x↑ λ不变 ∆rP-∆rQ=2dP-2dQ=λ ∆x↑ θ↓ 薄片 P与Q点在同一明条纹上 光程差：∆rP=∆rQ 空气膜厚度：2dP=2dQ P Q P点出现凹陷 M与N点在同一明条纹上 光程差：∆rM=∆rN 空气膜厚度：2dM=2dN M点出现凸起 N M 楔尖 楔底 ②待测表面不平整 【例1】一束白光通过双缝后在屏上产生干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是 A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同 C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同 D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同 A 【针对训练1】在杨氏双缝干涉实验中，如果 A．用白光作光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大 D．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹 B 【例2】如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图．图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图丙为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短．则以下说法正确的是 A．图丙可能为用红光做实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．图丙可能为用紫光做实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．图丙可能为用紫光做实验产生的条纹， 表明紫光波长较短 D．图丙可能为用红光做实验产生的条纹，表明红光波长较短 A 【针对训练2】(多选)双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的光屏上形成干涉条纹．光屏上O点与双缝S1和S2的距离相等，P点是O点上侧的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是 A．O点是红光的亮条纹 B．红光的同侧第一条亮条纹在P点的上方 C．O点不是蓝光的亮条纹 D．蓝光的同侧第一条亮条纹在P点的上方 AB 【例3】如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则 A.P和P1仍为亮条纹 B.P为亮条纹，P1为暗条纹 C.P为暗条纹，P1为亮条纹 D.P、P1均为暗条纹 B 解析　从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成 两束相干光，由题意知光屏中央P点到S1、S2 距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的 路程差为零，因此中央是亮条纹，无论入射 光是什么颜色的光、波长多大，P点都是中央亮条纹. 而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长， 即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙. 当换用波长为400 nm的紫光时， 则两列光波到达P1点时振动情况完全相反， 即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱， 因此，在P1点出现暗条纹.综上所述，选项B正确. Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$