4.3 光的干涉 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕“光的干涉”展开，涵盖双缝干涉、条纹与波长关系及薄膜干涉应用。通过波的干涉知识回顾导入，结合“阳光下彩色泡泡”情境及肥皂膜观察灯焰像实验，搭建从机械波到光波的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过双缝干涉实验推导亮暗条纹条件、条纹间距公式，结合薄膜干涉在增透膜、平面检查中的应用，培养科学思维与物理观念。采用实验观察与问题驱动教学，学生能深化理解，教师可高效落实重点。

3 光的干涉 第四章 光 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 通过对干涉现象的分析，理解产生明暗条纹的条件，知道条纹间距与波长的关系。 02 重点 03 通过实例分析，理解薄膜干涉及其应用。 难点 重难点 波的干涉：两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的波相遇时 某些区域，振动加强（波峰与波峰、波谷与波谷叠加） 某些区域，振动减弱（波峰与波谷叠加） 加强区域与减弱 区域相互间隔 公司logo 公司logo 知识回顾 17世纪时，形成了两大对立学说： 光是一种电磁波！ 牛顿 微粒说 惠更斯 波动说 怎样才能观察到光的干涉呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 01 光的双缝干涉 白光 单缝 双缝 屏幕 红色滤色片  紫色滤色片  1.双缝干涉实验 频率、相位和振动方向相同 两个波源 明暗相间的干涉条纹 光的双缝干涉 公司logo 公司logo 核心知识 托马斯·杨 2.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，杨氏双缝干涉实验有力地证明了光是一种波。 公司logo 公司logo 核心知识 1.托马斯·杨做实验时没有激光。他用强光照亮一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝，发生干涉。单缝、双缝分别起什么作用？ 强光 单缝 双缝 屏幕 S0 S1 S2 获得线光源，使光源有唯一频率和相同振动情况 获得相干光源：两个频率、相位、振动方向完全相同的光源 公司logo 公司logo 思考与讨论 2.请结合机械波的干涉规律，试推导出频率、相位和振动方向相同的两列光波发生双缝干涉时产生亮、暗条纹的条件。 P ΔS S1 S2 光程差：ΔS= | PS1－PS2 | P0 中央亮纹:ΔS=0 P1 第一亮纹:ΔS=λ λ P1 第一亮纹:ΔS=λ 2λ P2 第二亮纹:ΔS=2λ P2 第二亮纹:ΔS=2λ k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。 当单缝到两条双缝的距离相同时，若PS1=PS2，此时P点位于光屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹；在零级亮条纹两侧，暗条纹和亮条纹按级次展开，交替出现。 公司logo 公司logo 提炼与总结 1. 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，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹(光在真空中的传播速度c=3×108 m/s)？ 答案　用频率为f1的单色光照射时，P处应出现亮条纹，且为第一条亮条纹(不包含中央亮条纹)； 用频率为f2的单色光照射时，P处应出现暗条纹，且为第二条暗条纹。 例题 双缝S1、S2到光屏上P点的距离之差Δr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Δr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。 频率为f1的单色光的波长λ1== m=0.6×10-6 m=0.6 μm， 频率为f2的单色光的波长λ2== m=0.4×10-6 m=0.4 μm。 即Δr=λ1，Δr=λ2。故用频率为f1的单色光照射时，P处应出现亮条纹，且为第一条亮条纹(不包含中央亮条纹)；用频率为f2的单色光照射时，P处应出现暗条纹，且为第二条暗条纹。 02 干涉条纹和光的波长之间的关系 当两列波的路程差为波长的整数倍时出现亮条纹，即 则相邻两个亮条纹间距为： 亮条纹到屏中心的距离： 设 P 为某条亮纹的中心，双缝到屏的距离为l，我们考察屏上与P的距离为x的一点P1 S1 S2 P1 P l r1 r2 M d x 条纹间距是指相邻两条亮条纹(或暗条纹)中心之间的距离 S1 S2 P1 P l d 波长 双缝之间的距离 双缝与屏之间的距离 Δx 公司logo 公司logo 核心知识 单色光的干涉图样与不同颜色光的图样特点 公司logo 公司logo 观察与思考 波长 干涉条纹间的距离与光波的波长成正比 不同颜色的光，波长不同，干涉条纹不同 不同单色光的双缝干涉图样特征 波长范围 红光：625~740nm 橙光：590~610nm 黄光：570~585nm 绿光：492~577nm 蓝光：440~475nm 靛光：420~440nm 紫光：380~420 nm 公司logo 公司logo 核心知识 如果用白光做双缝干涉实验，会得到怎样的干涉条纹？为什么？ 答案　会得到中央条纹是白色、两侧为彩色条纹的干涉条纹，而且同一级条纹内紫外红。因为白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短。各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。 公司logo 公司logo 思考与讨论 2.某同学利用图示装置探究双缝干涉，S为某一频率的光源，双缝之间的距离为d，双缝与光屏之间的距离为l，A0为光屏的中心。SA0⊥S1S2。则下列判断正确的是 A.若仅将S沿中线向右平移少许，则相邻两亮 条纹的间距将减小 B.若仅增大光源的频率，则相邻两亮条纹的 间距将减小 C.若仅增大l，光屏上相邻两亮条纹的间距将减小 D.若仅在双缝和光屏之间充满某种透明介质，则相邻两亮条纹的间距将 增大 √ 例题 在光的双缝干涉实验中，相邻两亮条纹或暗条纹间距公式Δx=λ，光源S沿中线平移，不会影响l、λ、d三个数值，相邻两亮条纹的间距不变，A错误； 仅增大光源的频率时，光的波长减小，则相邻两亮条纹间距将减小，B正确； 若仅增大l，光屏上相邻两亮条纹的间距将增大，C错误； 在双缝和光屏之间放入某种介质，光在介质中的波长λ减小，所以相邻两亮条纹的间距将减小，D错误。 薄膜干涉 03 你知道阳光下彩色泡泡的秘密吗？ 公司logo 公司logo 情境导入 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。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？请解析看到的现象。 答案　观察到灯焰的像出现了明暗相间的干涉条纹。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。 公司logo 公司logo 观察与思考 1.薄膜干涉中相干光的来源： 光照射到薄膜上，薄膜前后两个面的反射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。 前表面 后表面 由于重力的作用，肥皂薄膜形成上薄下厚的楔形。 公司logo 公司logo 核心知识 2.薄膜干涉的原理： 光照在厚度不同的薄膜上时，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。 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？ ΔS=2d 亮 暗 亮 ΔS=n ΔS=(2n+1)n 公司logo 公司logo 思考与讨论 3.薄膜干涉的应用： (1)增透膜和增反膜 ①增透膜：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。 入射光 出射光 镜 片 增透膜 公司logo 公司logo 核心知识 ②增反膜 当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。 入射光 出射光 镜 片 增 反 膜 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 相互削弱 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 相互增强 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 公司logo 公司logo 核心知识 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。 ①如果被检表面是平整的，得到的干涉图样是一组平行的直线； ②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”)。  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”)。  凹下 凸起 变密 变疏 公司logo 公司logo 思考与讨论 ③若图甲中样板与被检查平面的夹角为θ，入射光的波长为λ，试推导出该干涉中的条纹间距Δx的表达式。 答案　设空气膜厚为d1处产生亮条纹，如图所示 则有2d1=nλ，设右侧相邻亮条纹处空气膜厚为d2，则有2d2=(n+1)λ，又tan θ =，联立解得Δx=。 3.(多选)(2025·郑州市高二期中)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。如图乙所示，将一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将单色光从上方入射，可以看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是 A.图甲中的环状条纹内疏外密 B.图甲中的环状条纹间距相等 C.图乙中仅增加薄片厚度，条纹间距减小 D.图乙中仅增大入射光频率，条纹间距增大 √ √ 例题 从空气膜的上下表面反射的两列光为相干光，空气膜以中心为圆心的圆周各点是等厚的，则干涉条纹是环状条纹，由薄膜干涉的条纹间距 Δx=可知，从中心到边缘平薄凸透镜与平板间的夹角θ变大，tan θ 增大，条纹间距将减小，干涉条纹越来越密集，为内疏外密的环状条纹，故A正确，B错误； 仅增加薄片厚度，tan θ增大，条纹间距将减小，故C正确； 仅增大入射光频率，则波长变小，条纹间距减小，故D错误。 光的双缝干涉 图样：等间距明暗相间条纹 薄膜干涉 光屏到双缝距离越大、双缝间距越小、波长越大、条纹间距越大 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 干涉条纹和光的波长之间的关系 本课结束 Keep Thinking! Lavf58.20.100 Lavf58.29.100 $