5.1 光的干涉 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕光的干涉现象，系统讲解产生条件、双缝干涉公式及薄膜干涉应用。通过水波干涉情境导入，结合双缝干涉实验观察，引导学生从波的叠加原理过渡到光的波动性认识，搭建递进式学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，通过双缝干涉、薄膜干涉实验培养科学探究能力，例题与辨析题强化科学推理和质疑创新。联系增透膜、平面检查等实际应用，渗透科学态度与责任。小结清晰梳理知识体系，助力学生构建物理观念，也为教师提供高效教学资源。

null High School Physics 学习目标 通过对干涉现象的分析，理解产生亮、暗条纹的条件，知道条纹间距与波长的关系 02 通过实例分析，理解薄膜干涉及其应用 03 重难点 难点 通过观察演示实验，知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件 01 重点 光的干涉及其产生条件 01 我们观察过水波的干涉现象，当两束光相遇时，是否会产生干涉现象呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 将一束激光照射到双缝上，光通过双缝后照射到光屏上，光屏上可观察到什么？ 屏上出现明暗相间的条纹 公司logo 公司logo 观察与思考 (1)实验过程及现象 光的双缝干涉现象 (2)实验结论：证明了光是一种波 公司logo 公司logo 核心知识 托马斯·杨 (3)物理史实：光的干涉实验最早是物理学家托马斯·杨在1801年成功完成的。。 公司logo 公司logo 核心知识 光的干涉 (1)产生稳定干涉的条件： 两列光波的频率相同、振动方向相同且相位差恒定。 (2)相干光源： 能发生干涉的两束光称为相干光，两个光源称为相干光源。 公司logo 公司logo 核心知识 (3)光的干涉图样 ①振动加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。 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。 公司logo 公司logo 核心知识 (1)发生干涉的两束光的振幅一定相同。(　　) (2)光的干涉现象说明光是一种波。(　　) × √ 辨析 1.(2023·天津市河西区高二月考)从两支手电筒射出的光照到同一点上时，看不到干涉条纹，因为 A.手电筒发出的光不是单色光 B.干涉图样太小，看不清楚 C.周围环境的漫反射光太强 D.两个光源不是相干光源 √ 例题 要产生稳定的干涉两列波的频率必须相同、振动方向相同且相位差恒定，而手电筒中的两只小灯泡发出的光，频率不稳定，不满足产生稳定干涉的条件，即两光源不是相干光源，因此看不到干涉条纹，故选D。 新知讲解 光的双缝干涉公式 02 P Δr S1 S2 光程差：Δr= PS2－PS1 P0 中央亮纹：Δr=0 P1 第一亮纹：Δr=λ λ P1 第一亮纹：Δr=λ 2λ P2 第二亮纹: Δr=2λ P2 第二亮纹: Δr=2λ 频率相同、振动步调相同的两列光波产生亮、暗条纹的条件 光的干涉 公司logo 公司logo 核心知识 14 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 14 双缝干涉的条纹间距 S1 S2 P1 P l d y 在双缝干涉图样中，相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距：Δy=λ。 式中，λ为光波的波长，d为双缝间距离，l为双缝到光屏的距离。 公司logo 公司logo 核心知识 15 (1)两列相干光叠加时，只有波峰、波峰相遇或波谷、波谷相遇时才出现亮条纹。 (　　) (2)光波的波长λ越大，相邻两条纹间的距离越小。(　　) (3)在干涉条纹中，相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离是相等的。 (　　) × × √ 辨析 2.用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为0.1 cm，双缝挡板与光屏间的距离为205 cm，第1条亮线与第5条亮线中心间距为0.5 cm。求橙色光的波长和频率。 答案　6.1×10-7 m　4.9×1014 Hz 例题 我们可以通过第1条纹和第5条纹中心间距求得相邻条纹的中心间距，再通过双缝干涉条纹间距的公式即可得到光的波长，然后通过波长与频率的关系可求得频率。 已知l=205 cm，d=0.1 cm，Δy= cm λ=Δy= cm≈6.1×10-5 cm=6.1×10-7 m f== Hz=4.9×1014 Hz。 新知讲解 薄膜干涉及其应用 03 光的干涉现象就在我们身边，色彩斑斓的肥皂泡、五颜六色的油膜等， 都与光的干涉有关。如何解释这些现象呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸 一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能 使我们看到灯焰的像。 为什么灯焰的像会出现明暗相间的横条纹？ 公司logo 公司logo 观察与思考 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。 薄膜干涉中相干光的获得 公司logo 公司logo 核心知识 如图所示，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。 薄膜干涉的原理 公司logo 公司logo 核心知识 用不同波长的单色光做实验：条纹的间距是不一样的。 如果用白光照射肥皂液膜，液膜上层出现彩色条纹。 公司logo 公司logo 核心知识 设薄膜厚度为d，则前后两个面的反射光的路程差为多少？什么情况下出现亮条纹？什么情况下出现暗条纹？ 答案　前后两个面的反射光的路程差等于相应位置薄膜厚度d的2倍，若路程差是半波长的偶数倍，则出现亮条纹，若路程差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹。 2d 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)增透膜和增反膜 在透镜表面涂上一层薄膜，薄膜的前后表面反射的两列光波形成相干光源，相互叠加，当两反射光波的路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光相互抵消，反射光的能量几乎为零，透射光增强(增透膜)；当两反射光波的路程差为半波长的偶数倍时，在两个表面反射的光相互增强，反射光的能量增强，透射光减弱(增反膜)。 薄膜干涉的应用 公司logo 公司logo 核心知识 ①若增透膜的厚度为d，光在该种介质中的波长为λ，那么d和λ应满足什么关系？ 答案　两列光波的路程差2d=(2n-1)(n=1，2，3…)，得d=(2n-1)(n=1，2，3…)。 入射光 出射光 镜 片 增透膜 公司logo 公司logo 思考与讨论 ②若增反膜的厚度为d，光在该种介质中的波长为λ，那么d和λ应满足什么关系？ 答案　两列光波的路程差2d=2n·(n=1，2，3…)，得d=(n=1，2，3…)。 入射光 出射光 镜 片 增 反 膜 公司logo 公司logo 思考与讨论 (2)利用薄膜干涉检查平面的平整度 如图所示，在利用薄膜干涉检查平面的平整度时，在被测平面与透明样板间垫一个薄片，使样板的标准平面和被测平面之间形成一个楔形空气薄层。 薄膜干涉的应用 当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹。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；如果观察到的干涉条纹不平行，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。 ①乙图为从上方看到的明暗相间的条纹，则P处对应的被检查平面　　 ，Q处对应的被检查平面　　　(均选填“凹下”或“凸起”)。  凹下 凸起 ②若仅增大单色光的频率，干涉条纹将　　　；若仅减小薄片的厚度，干涉条纹将　　　(均选填“变密”或“变疏”)。  变密 变疏 公司logo 公司logo 思考与讨论 3.如图所示的薄膜，用黄色光从左侧照射该薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列说法正确的是 A.观察者应该从薄膜右侧观察干涉图样 B.若换用紫光照射，则条纹间距将变大 C.干涉条纹的分布上疏下密 D.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差变大 √ 例题 薄膜干涉是薄膜两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，即应该从薄膜左侧观察干涉图样，故A错误； 光波的干涉条纹的间距公式为Δy=λ，若换用紫光照射，波长变小，则条纹间距将变小，故B错误； 由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚得越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，故C正确； 任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半个波长，保持不变，故D错误。 　 4.如图所示，将透镜凸起的一面压在表面平整的玻璃板上，让单色光从上方射入，从上往下看透镜，可以看到明暗相间的圆环状条纹。已知透镜凸起面表面为球面，球面的半径叫作这个曲面的曲率半径(曲率半径越大，球面弯曲程度越小)。下列说法正确的是 A.圆环状条纹是透镜上下两个表面反射的两列光 　发生干涉形成的 B.圆环状条纹间距不相等，越往外条纹间距越宽 C.换用曲率半径更大的透镜，可以看到条纹将变密集 D.改用频率更高的单色光照射，可以看到条纹将变密集 √ 例题 环状条纹是由凸透镜与平面玻璃所夹空气膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A错误； 圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，越往外条纹间距越窄，故B错误； 若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所观察到的圆环条纹间距变大，可以看到条纹将变稀疏，故C错误； 改用频率更高的单色光照射，由c=λf，可知单色光波长变小，而其他条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变小，可以看到条纹将变密集，故D正确。 光的干涉 图样：等间距明暗相间条纹 薄膜干涉 条件：频率和振动方向相同、相位差恒定 原理：薄膜前后两面的反射光叠加产生的干涉 应用： 检查平面的平整度 增透膜 增反膜 干涉公式 Δy = λ 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $