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

该高中物理课件核心围绕光的干涉，从复习机械波干涉条件切入，通过“光是否为波”的问题引导，搭建从机械波到光波的学习支架，逐步展开杨氏双缝实验及薄膜干涉的原理与规律。 其亮点在于结合科学探究与科学思维，通过杨氏双缝实验装置分析、条纹间距公式推导及肥皂薄膜干涉演示，培养学生实验观察与推理能力。生活实例如增透膜应用联系物理观念，系统小结帮助知识结构化，利于学生理解应用，也为教师提供完整教学资源。

3 光的干涉 复习：机械波的干涉 1．两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么？ 2．如何获得两列相干的机械波？ 3．两列波干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？ 2 干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象． 光是不是一种波呢？ 3 3 思考1：如果我们先假设光是一种波，光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 思考2：有没有什么方法可以获得相干光呢？ 4 不同的光其频率一般是不同的，随便的找两束光照到一处，想让它们发生干涉现象是难以成功的。 4 天才的设想 托马斯·杨 杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。 巧妙解决了相干光问题 5 一.托马斯·杨氏双缝干涉实验（1801年） 3.装置要求：双缝间距要小（例0.1mm） 2.双缝的作用：获得两个振动情况完全相同的光源 (频率相同，初相位相同即相干光源) 1.单缝的作用： 获得线光源 单缝 双缝 S1 S S2 屏 4.单色光干涉图样的特点: 明暗相间的条纹且条纹间距相等。 5.干涉条纹间距： 相邻的两条亮条纹中心间距。 S1 S2 △x 屏 双缝 P 6.形成明、暗条纹的条件： 光程差： 暗纹 k=0、1、2、3…… k=0、1、2、3…… 亮纹 P1 第一亮纹 P 中央亮纹 P3 第三亮纹 P2 / 第二亮纹 P1 / 第一亮纹 P2 第二亮纹 P3 / 第三亮纹 蓝光 双缝间距0.36mm 红光 双缝间距0.36mm 工光 双缝间距0.18mm 7.各种色光的干涉条纹 （1）单色光 （2）白光 ①中央为白色亮条纹 ②以中央亮条纹为对称点 依次向外排列明暗相间的 彩色条纹。 ③同级条纹紫内红外。 红 二、相邻明（暗）纹间的距离大小： 1.推导： 2.公式： 3.各字母含义： S1 S2 P Po l d x r1 r2 9 x 条纹间距的推导 d l o P0 S1 S2 P1 M )θ θ ∟ r1 r2 相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为： 小结 1.产生稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。 2.（1）波长的整数倍时出现亮条纹； （2）半波长的奇数倍时出现暗条纹． S1 S2 P1 P 单色光明暗相间的条纹且条纹间距相等。 白光 ①中央为白色亮条纹 ②以中央亮条纹为对称点 依次向外排列明暗相间的 彩色条纹。 ③同级条纹紫内红外。 1．（多）关于杨氏实验，下列论述中正确的是（      ） A．实验证明，光的确是一种波。 B．双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源 C．在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹 D．在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹 ABD 2.关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是(　　) A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽 B 3.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时(　　) A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 C 4. 频率为6×1014Hz的单色光从S1和S2投射到屏上，并且S1与S2振动相同．若屏上的点P到S1与P到S2的路程差为3×10-6m，问 P点是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2路程相等的点，则PO间有几条暗纹？几条亮纹？ P点为亮纹，6条暗纹，5条亮纹 三.薄膜干涉 1.生活中常见的干涉现象 （1）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。 （2）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。 （3）在火焰的同侧观察火焰的反射像。 （4）观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹？ （5）观察条纹的方向，是竖直还是水平？ 　想想为什么？ （6）随着时间的推移，条纹有什么变化？ 2.实验演示：观察肥皂薄膜上干涉条纹 3.薄膜干涉：让一束光经薄膜的前后表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉。 不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长越长，干涉条纹越宽 小结 1.产生稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。 2.（1）波长的整数倍时出现亮条纹； （2）半波长的奇数倍时出现暗条纹． S1 S2 P1 P 单色光明暗相间的条纹且条纹间距相等。 白光 ①中央为白色亮条纹 ②以中央亮条纹为对称点 依次向外排列明暗相间的 彩色条纹。 ③同级条纹紫内红外。 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 4.现象解释: 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。 1．观察条纹的方向，是竖直还 是水平？想想为什么？ 2．随着时间的推移，条纹有什么变化？ (1)楔形膜前后表面的反射光产生干涉. (2)同一条纹处薄膜厚度相同.所以条纹是水平条纹. (3)随时间推移,膜的上部更薄，条纹间距变大 （4）当入射光是白光时，得到彩色条纹（如肥皂泡），当入射光是单色光时，得到单色条纹。 标准样板 待检部件 空气薄层 (1)取一个透明的标准样板，放在待检查的部件上面并在一端垫一薄片, 使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， (2) 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光形成 相干光，从上方向下会看到干涉条纹。 四.薄膜干涉在技术上的应用 1．检查玻璃表面的平整程度 (3) 如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的明暗条纹. 22 （4） 如果被检测工件不平整 条纹向尖弯:凹 条纹向顶弯:凸 尖 顶 尖凹凸顶 （1）干涉图样：中央疏边缘密的同心圆环 （2）干涉现象是由于空气膜上下表面反射光叠加形成的 （3）干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化造成的 2.牛顿环： 精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径. 增透膜 3．增透膜 （1）光在薄膜前后两表面反射光发生干涉现象。 （2）薄膜厚度： d （3）相机镜头，望远镜，眼镜前都涂有增透膜， 厚度为绿光在这种膜中波长的1/4 4.高反射膜 高反射膜 薄膜厚度 练习1.劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示,干涉条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹　(　A　) A.变疏　　　B.变密　　　C.不变　　　D.消失 练习2.如甲图是干涉法检查平面示意图，乙图是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是____上凸____．(选填“上凸”或“下凹”) 3.利用光的干涉现象可高精度地检查物体表面的平整程度．如果表面是平的，干涉条纹互相平行，如果表面有凸出与凹下，则在凸出与凹下处的干涉条纹会扭曲，图中所示干涉条纹中与实际相符的是_BC_____ 4.透镜表面涂有一层氟化镁薄膜，其折射率n＝1.38，介于空气和透镜折射率之 间．入射光垂直入射，为使真空中波长为550 nm的光增透，所涂薄膜的最小厚度为___9.96X10-8_m____． $