第5章 第1节 光的干涉-【金版新学案】2025-2026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配套课件（鲁科版）

该高中物理课件聚焦光的干涉，系统梳理双缝干涉原理、公式及薄膜干涉应用。通过雨后彩虹、肥皂泡等生活实景导入，衔接机械波干涉知识，借助知识梳理、实验分析和例题解析搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过杨氏双缝干涉实验观察与类比机械波，培养科学思维中的模型建构与推理能力。结合自主检测和针对练，强化物理观念形成，助力教师高效教学，提升学生实验探究与知识应用能力。

第1节　光的干涉 　　　　 第五章 光的干涉、衍射和偏振 【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。知识光的干涉在科学研究中的重要性。 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，让学生在学习中养成质疑习惯，形成团队意识。 新知导学 1 合作探究 2 随堂演练 3 内容索引 课时测评 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 新知导学 返回 知识梳理 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，在屏上出现______相间的条纹的现象。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、__________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____________首次在实验室成功进行了光的干涉实验，即著名的______________实验。 明暗 振动方向 托马斯·杨 杨氏双缝干涉 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______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______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。 整数 奇数 三、薄膜干涉及其应用 1.薄膜干涉：由薄膜两个面______的光波相遇而产生的______现象称为薄膜干涉。 2.应用 (1)检查平面的__________。 (2)光学镜头上的________。 反射 干涉 平整程度 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。 ( ) 自主检测 √ × × √ × × √ 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。 返回 合作探究 返回 师生互动 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。 要点归纳 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 例1 √ 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。 方法技巧 针对练.如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差｜r1 －r2｜应为 A. B. C. D. √ 双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍时，会出现暗条纹，第三条暗条纹到双缝的距离之差为×(2×3－1)＝，而λ＝，所以｜r1－r2｜＝λ＝。故选D。 知识点二　光的双缝干涉公式 1.条纹间距：条纹间距是指相邻亮条纹中央或相邻暗条纹中央间的距离。 由数学知识可得条纹间距公式为Δy＝λ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝间的距离，λ为入射光的波长。 2.条纹之间的距离与波长的关系 (1)对于同一干涉装置的同一单色光，条纹之间的距离相等。 (2)对于不同颜色的光，波长不同，条纹之间的距离与光波的波长成正比。对于同一干涉装置，所用光源的波长越长，条纹之间的距离越大，即用红光时条纹之间的距离最大，用紫光时条纹之间的距离最小。 如图所示，是一种利用光的干涉监测矿井中瓦斯含量的报警装置的原理图。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A中为干净的空气，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测 例2 √ 瓦斯浓度。已知瓦斯的折射率大于干净空气的折射率，以下说法正确的是 A.如果B中的气体含有瓦斯，则屏上不会出现干涉条纹 B.如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯 C.如果B中的瓦斯含量增大，屏上的干涉条纹将向上移动且条纹间距不变 D.如果B中的瓦斯含量增大，屏上的干涉条纹将向下移动且条纹间距变小 光通过瓦斯气体后并不会改变频率，所以仍然可以发生干涉现象，故A错误；如果屏的正中央是亮纹，有可能两列光到达屏中央时恰好相差波长的整数倍，不能说明B中的气体与A中的气体成分是否相同，故B错误；如果B中的瓦斯含量增大，经过容器B中的光波长变小，中央亮纹向上移动，但两列光在光屏上干涉时仍处在空气当中，干涉条纹间距不变，故C正确，D错误。故选C。 针对练1.(多选)如图所示，用波长为λ的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的路程差为d，则 A.距O点最近的一条暗条纹必是d＝ B.对屏上某点d＝(n为正整数)时，出现暗条纹 C.距O点越远的点d越长，就越容易出现暗条纹 D.用各种色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小 √ √ 当路程差d＝nλ(n＝0，1，2，3，…)时出现亮条纹，路程差d＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)时出现暗条纹，可见，当d＝时，出现暗条纹，故A正确，B错误；是否出现明暗条纹由路程差与波长的关系所决定，故C错误；干涉条纹间距与光的波长、屏幕到双缝的距离和双缝的间距有关，在同一条件下实验，即屏幕到双缝的距离及双缝间距相同时，其波长越短，干涉条纹之间的距离越小，故D正确。 针对练2.利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率。如图所示，用一束单色光照射单缝S0，当双缝与屏之间的介质为空气时，荧光屏上的干涉条纹间距为0.68 mm，已知该单色光在空气中的折射率n空气＝1。当介质换为待 测液体时，干涉条纹间距变为0.50 mm，则待测液体的折射率为 A.1.50 B.1.40 C.1.30 D.1.36 √ 双缝干涉条纹间距为Δy＝λ，设光在真空中的波长为λ0，则光在介质中的波长为λ＝，所以有Δy＝，有＝，其中n空气＝1，解得n液体＝1.36。故选D。 师生互动 知识点三　薄膜干涉及其应用 如图所示，在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。 请思考： (1)观察上图可知通过这层液膜观察到的灯焰的像与下面的哪副图相符？ 提示：乙图　 (2)这是什么现象？ 提示： 薄膜干涉 要点归纳 1.薄膜干涉的成因 (1)如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，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，在某些位置，这两列波叠加后互相加强，出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，出现暗条纹。 (2)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。 (3)当光程差等于该光在薄膜中波长的整数倍时，两列反射光叠加会加强。 当光程差等于半波长的奇数倍时，两列光叠加会互相减弱。 2.薄膜干涉的应用 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示。(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上) 角度1 薄膜干涉中的彩色条纹的形成原因 如图所示，把酒精灯(灯芯上撒有食盐)放在肥皂液膜前，从液膜上可观察到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的是下列选项中的(图中实线、虚线为光照射到液膜上时，从液膜的前后表面分别反射形成的两列波) 例3 √ 由于重力的作用，肥皂液膜形成了上薄下厚的薄膜，故A、B错误；波峰与波峰、波谷与波谷叠加的点，出现亮条纹，波峰与波谷叠加的点，出现暗条纹，故C正确，D错误。 角度2 薄膜干涉的应用 (多选)如图甲所示的是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置，所用红色光是用普通光源加红色滤光片产生的，从上往下观察到的干涉条纹如图所示，则下列判断正确的是 A.若观察到的条纹如图乙所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的 B.若观察到的条纹如图丙所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置 C.若观察到的条纹如图丙所示，则厚玻璃板上表面有上凸的位置 D.若是用黄色滤光片产生的黄色光做该实验，则干涉条纹变密 例4 √ √ √ 薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光的干涉产生的，若观察到的条纹如题图乙所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的，故A正确；薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，检查平面左侧的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，故B正确，C错误；若是用黄色滤光片产生的黄色光做该实验，则单色光波长变短，干涉条纹变密，故D正确。 针对练1.如图所示的是一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中的 √ 铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是水平的。故D正确。 针对练2.下列四幅图中，有1幅与其余3幅反映的光学原理不同，这幅图是 √ 增透膜是利用光的干涉原理；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象；C选项为双缝干涉；D选项为单缝衍射，故选D。 返回 随堂演练 返回 √ 1.关于光的干涉，下列说法中正确的是 A.在单色光的双缝干涉现象里，相邻的两个明条纹和相邻的两个暗条纹的间距是不等的 B.在单色光的双缝干涉现象里，把入射光波长变短，相邻两个明条纹间的距离将变宽 C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉 D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 在单色光的双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，故A错误；对于同一干涉装置，入射光的波长越长，相邻两个明条纹的间距越大，因此，把入射光波长变短，条纹间距变窄，故B错误；两列光波产生干涉，频率必须相同，故C正确，D错误。 √ 2.将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图中的 将激光束照在如题图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图样的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹，故A正确。 √ 3.如图所示的是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点，如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么 A.A、B、C三个位置都出现亮条纹 B.B位置出现暗条纹 C.C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定 D.以上结论都不对 本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹。另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的，不要以为B点是暗的。 √ 4.如图所示，这是杨氏双缝干涉实验的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，屏上O点到两缝S1和S2的距离相等。用波长为λ的激光照射双缝，屏上有明暗相间的干涉条纹，把O处的亮条纹记作第0级亮条纹，由O处条纹向上数分别为第1、2、3…级亮条纹，第8级亮条纹恰好在P处，则S2P－S1P为 A.4λ B.5λ C.8λ D.10λ 出现亮条纹的条件是路程差满足Δx＝nλ(n＝0，±1，±2，…)，当n＝1时，O点上方出现第1级亮条纹，……，n＝8时，O点上方出现第8级亮条纹，故有S2P－S1P＝8λ。故选C。 返回 课时测评 返回 √ 1.关于光的干涉，下列说法中正确的是 A.在双缝干涉现象中，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的 B.在双缝干涉现象中，把入射光由波长较长的红光换成波长较短的紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽 C.在双缝干涉现象中，将绿光换成红光，相邻两个亮条纹间距将变宽 D.在双缝干涉现象中，入射光为白光时得到的彩色条纹为内红外紫 在双缝干涉观象中，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，故A错误；入射光的波长越长，相邻两个亮条纹的间距越大，故B错误，C正确；由于各色光条纹间距不同，且红光条纹最宽，紫光条纹最窄，故彩色条纹应为内紫外红，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ 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距离不相等 D.阳光不能作为光源 2 3 4 5 6 7 8 9 1 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B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ √ 3.(多选)分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，已知λ红＞λ紫，在屏上得到相邻亮纹间的距离分别为Δy1和Δy2，则 A.Δy1＜Δy2 B.Δy1＞Δy2 C.若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δy增大 D.若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δy不变 由Δy＝λ，λ红＞λ紫，得Δy1＞Δy2。当双缝间距d减小，其他条件不变时，条纹间距Δy应增大。故选B、C。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ 4.从点光源L发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡板P上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，如图所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则 A.干涉条纹是黑白的，O点是亮点 B.干涉条纹是黑白的，O点是暗点 C.干涉条纹是彩色的，O点是亮点 D.干涉条纹是彩色的，O点是暗点 白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹，由题意知OS1＝OS2，即光程差等于零，在O点振动加强，形成亮点，A、B、D错误，C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ 5.如图甲所示的是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，丙图为换用另 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.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 2 3 4 5 6 7 8 9 1 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大。由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此A正确，B、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ 6.如图所示的是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由 下列哪两个表面反射的光线叠加而成的 A.a的上表面和b的下表面 B.a的上表面和b的上表面 C.a的下表面和b的上表面 D.a的下表面和b的下表面 2 3 4 5 6 7 8 9 1 干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层。在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整。故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ 7.(多选)如图所示的是杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一级亮纹的中心，若将双缝间的距离变小，其他条件不变，则下列说法正确的是 A.屏上的干涉条纹的间距将变大 B.屏上的O点可能出现喑条纹 C.屏上的P1位置仍然可能为亮条纹的中心 D.屏上的P1位置可能为暗条纹的中心 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 根据公式Δy＝λ可知，若将双缝间的距离变小，即d变小，其他条件不变，则条纹间距变大，所以P1到双缝的路程差小于一个波长，不可能还是亮条纹的中心，但可能为暗条纹的中心，故A、D正确，C错误；双缝干涉实验中，若将双缝间的距离变小，屏上的O点仍然为中央亮条纹的中心，B错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ √ 8.(多选)把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入(如图)，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是 A.将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏 B.将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖方向移动 C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖方向移动 D.将薄片远离劈尖方向移动使劈角变小时，条纹变疏 2 3 4 5 6 7 8 9 1 劈角变小时，由于形成亮条纹(或暗条纹)的两束光间的路程差恒定，当倾角变小后形成该路程差的水平距离变大，如图所示，因此干涉条纹变疏，A错误，D正确；将上玻璃板平行上移，路程差变大，条纹向着劈尖方向移动，B错误，C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 √ 9.如图所示的装置可以发生光的干涉现象，S为单色光源，M为宽度一定的单面镜。S发出的光通过单面镜反射在光屏上，与S直接发出的光在光屏上发生干涉。若光源S到单面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ。下列说法正确的是 A.相邻两条亮条纹的中心间距Δy＝λ B.光屏上的条纹关于平面镜上下对称 C.若将平面镜M右移一些，亮条纹数量不变 D.若将平面镜M左移一些，相邻亮条纹间距不变 2 3 4 5 6 7 8 9 1 从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，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2a，而光源S到光屏的距 离可以看作双缝屏到光屏的距离L，根据双缝干涉的相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距公式可得Δy＝ λ，A错误；因光线不可能到达平面镜下方，可知光屏上的条纹只在平面镜的水平线上方，B错误；如图，若将平面镜M右移一些，从S发出的射到光屏的光的范围减小，则亮条纹数量减小，C错误；若将平面镜M左移一些，SS'之间的距离不变，L不变，则相邻亮条纹间距不变，D正确。故选D。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 1 谢 谢 观 看 第1节　光的干涉 2 3 4 5 6 7 8 9 1 $