4.3 光的干涉 培优教学课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦光的干涉，涵盖双缝干涉的相干条件、条纹特征及间距公式，薄膜干涉的成因与应用。导入通过复习水波干涉引出光的干涉问题，结合肥皂泡、油膜等生活现象，搭建新旧知识联系的学习支架。 其亮点在于以演示实验和视频呈现双缝干涉现象，结合杨氏双缝实验科学史培养科学态度与责任，通过公式推导和薄膜干涉应用（如检查平整度、增透膜）发展科学思维与探究能力。学生能深化“光的波动性”物理观念，教师可依托清晰结构和实例提升教学效果。

3.光的干涉 第四章 光 人教版选择性必修第一册 导入新课 两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的水波相遇时, 会发生干涉。干涉是波所特有的现象。 光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？ 知识复习 导入新课 阳光下的泡沫 电脑屏幕摩尔纹 这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 路边的油膜 学习目标 物理观念 了解相干光源，知道光的干涉条件，建立“光具有波动性”的物理观念。 科学思维 通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。 科学探究 知道光程差的概念，知道产生明暗条纹的条件和相邻两条明暗条纹中心间距与波长的关系。 科学态度 与责任 通过杨氏双缝实验的科学史，感悟科学探索精神。能用薄膜干涉的原理解释一些现象。 重点难点 重点 1. 光的双缝干涉条纹的特征，光干涉的条件。 2.条纹间距的公式推导 。 难点 相邻两条亮暗条纹中心间距与波长关系的推导、薄膜干涉产生彩色条纹的解释。 1. 光的双缝干涉 2. 薄膜干涉 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第3节 光的干涉 一、光的双缝干涉 第3节 光的干涉 一、光的双缝干涉 光的本性学说的发展史 牛顿 微粒说 惠更斯 波动说 一、光的双缝干涉 光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 频率和振动情况一致 相干光源 有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 天才的设想 巧妙解决了相干光问题 光束 单缝 双缝 红滤色片 (激光) 屏幕 s0 s1 s2 托马斯·杨 杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。 一、光的双缝干涉 ①双缝S1、S2到单缝S的距离相等 ②双缝很近 d=0.1mm ③要用单色光 ④单缝作用： 获得线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。 ⑤双缝作用： 获得两个频率相同、振动情况完全相同的光源，叫相干光源。 1. 演示实验：光的双缝干涉 （1）装置特点： 托马斯·杨 一、光的双缝干涉 （2）演示视频：光的双缝干涉 等间距 （3）双缝干涉图样特点： 中央亮条纹 明暗相间 一、光的双缝干涉 P P1S2－P1S1= d 光程差 S1 S2 P1 P 讨论：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？ 单缝 双缝 S1 S S2 屏 一、光的双缝干涉 2.决定条纹明暗的条件 ①明条纹形成的原因 产生明条纹的条件：光程差 δ = n λ （ n = 0，±1，±2 …）S1、S2步调一致，振动加强。（亮） ②暗条纹形成的原因 产生暗条纹的条件：光程差 δ = λ （ n = 0，±1，±2 …）S1、S2步调相反，该点振动减弱。 (暗) S1 S2 P 一、光的双缝干涉 S1 S2 P0 中央亮纹：0 P1 第一亮纹：λ λ P1 第一亮纹：λ 2λ P2 第二亮纹：2λ P2 第二亮纹：2λ Q1第一暗纹： Q1第一暗纹： Q2第二暗纹： Q2第二暗纹： Q3第三暗纹： Q3第三暗纹： 零级亮纹 产生明暗条纹的条件 亮纹：光程差 ∆s = nλ（ n= 0，1，2，等） 暗纹：光程差 ∆s =（2n+1)λ/2 (n=0，1，2，3，等） 光程差： 一、光的双缝干涉 例1.在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则(　　) A.不再产生干涉条纹 B.仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变 C.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置向上移 D.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移 D 一、光的双缝干涉 3.干涉条纹的间距 思考：光的双缝干涉条纹特征，如条纹间距、宽度等，能反映出光的波长、频率等信息吗？ 条纹间距的含义：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。 注意：我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。 双缝 S1 S2 屏幕 △x △x L d 一、光的双缝干涉 4.亮（暗）纹间距的公式推导 λ：波长 挡板 屏 d：双缝间距 l：挡板到屏的距离 在线段P1S2上作P1M＝P1 S1 由几何知识得 r2－r1＝dsin ① x＝ltan≈lsin θ ② 消去sinθ r2－r1＝d d ≪ l 亮条纹：d ＝ n λ (n ＝ 0，±1，±2 …) 亮条纹中心的位置为：x ＝ nλ 同理可得暗纹中心的位置为 单色光 相邻两个亮（暗）条纹的中心间距是:∆ x ＝ λ。 x = λ 一、光的双缝干涉 对明（暗）纹间的距离的理解： （2）双缝之间的距离 d: （3）双缝与屏间的距离 l : 波长越大，相邻的亮纹间距越大 （1）波长 λ: d越小，相邻的亮纹间距越大 l越大，相邻的亮纹间距越大 ∆ x ＝ λ （4）测量条纹间距∆x ，双缝到屏的距离l，双缝间的距离d，可以测量出光的波长。 （5）对于同一干涉装置和同一单色光，条纹之间的距离相等。 一、光的双缝干涉 思考：观看视频说一说不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有什么不同？ （1）相同介质中，不同的光波长不同：λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫 （2）相同双缝干涉装置，不同的光条纹间距不同： Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫 红光干涉条纹 紫光干涉条纹 蓝光干涉条纹 一、光的双缝干涉 5. 白光的干涉图样特点： （1）明暗相间的彩色条纹； （2）中央为白色亮条纹； （3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； （4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。 一、光的双缝干涉 例2.在杨氏双缝干涉实验中，绿色平行光源经过双缝后在光屏中间位置附近形成间距相等、明暗相间的绿色亮条纹，下列操作能减小条纹间距的是（　　） A．减小双缝间距 B．换用红色光源 C．减小光照强度 D．减小光屏到双缝的距离 D 二、薄膜干涉 第3节 光的干涉 二、薄膜干涉 你看到了什么现象？为什么会出现这样的现象？ 薄膜上烛焰的像有水平条纹 该条纹是怎样形成的？ 该条纹是由液膜前后两个面反射的光相互叠加发生干涉形成的。 二、薄膜干涉 1.定义：来自两个面的反射光相互叠加，发生干涉，也称薄膜干涉。 2.薄膜干涉成因： 由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。 光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。 前表面 后表面 二、薄膜干涉 光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。 光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。 白光照射时是彩色条纹 二、薄膜干涉 3. 薄膜干涉的应用 （1）检查表面的平整程度 如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的，如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，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。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。 注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度 标准样板 待检部件 空气薄层 或薄片 (b) (c) 二、薄膜干涉 （2）增透膜和增反膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜 ，反之为增反膜。 镀层薄膜 照相机的增透膜 宇航服的增反膜 二、薄膜干涉 将一块半径很大的平凸透镜与一块平板玻璃叠放在一起，二者之间便形成类似劈尖形的空气层。用单色平行光垂直照射，在空气层上表面两束反射光干涉，产生的干涉条纹称牛顿环。 空气薄膜厚度相同处光程差相同，所以牛顿环为一系列同心圆环。 （3）牛顿环：检验透镜球表面质量 二、薄膜干涉 A 例3.如图所示,竖直放置的肥皂薄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竖直条纹 C.入射光如果换成紫光,相邻明条纹间距变大 D.如果薄膜的下端再厚一些,干涉条纹变疏 三、课堂总结 第3节 光的干涉 三、课堂总结 干涉条纹和光的波长之间的关系 实验：光的双缝干涉 光的干涉 薄膜干涉 ∆ x ＝ λ 干涉原理 应用 增透膜和增反膜 检查平面的平整度 步调相同 实验现象 干涉条件 相干光源 亮暗条纹条件 路程差为半波长偶数倍 ——亮条纹 路程差为半波长奇数倍 ——暗条纹 频率相同、振动方向相同、相位差恒定 四、练习与应用 第3节 光的干涉 四、练习与应用 1.［多选］关于光的干涉，下列说法中正确的是 （　　） A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉 B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 C.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 D.在双缝干涉现象中，入射光的波长变大，相邻两个亮条纹间距将变宽 AD 四、练习与应用 2.在杨氏双缝干涉实验中，绿色平行光源经过双缝后在光屏中间位置附近形成间距相等、明暗相间的绿色亮条纹，下列操作能减小条纹间距的是（　　） A．减小双缝间距 B．换用红色光源 C．减小光照强度 D．减小光屏到双缝的距离 D 四、练习与应用 四、练习与应用 A 3.双缝干涉实验装置的示意图如图所示,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏,实验时光源发出的白光从左边照射单缝S。若在单缝S左侧加上红色滤光片,则可以在光屏P上看到红光的干涉条纹。下列说法正确的是(　　) A.仅增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离会增大 B.仅增大双缝间的距离,干涉条纹间的距离会增大 C.仅将红色滤光片替换为蓝色滤光片,干涉条纹间的 距离会增大 D.暗条纹到S1、S2的光程差一定为波长的整数倍 四、练习与应用 4.利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图（a）所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是（ ） A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向下凹陷 C.若减少薄片的厚度，则干涉条纹间距会减小 D.条纹的cd 点对应处的薄膜厚度相同 D Lavf57.83.100 Lavf58.51.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $