2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第5章 第1节 (2份打包)

第1节　光的干涉 光 的 干 涉 及 其 产 生 条 件 [先填空] 1．干涉现象 两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹． 2．由干涉现象得出的结论 光具有波的特性，光是一种波． 3．相干条件 要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定． 4．相邻条纹间距公式：Δy＝λ. [再判断] 1．如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，这两列波互相加强，在那里就出现亮条纹．(√) 2．在干涉条纹中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的．(√) 3．光波的波长λ越大，相邻两条纹间的距离越小．(×) [后思考] 两只手电筒射出的光束在空间相遇，能否观察到光的干涉现象？ 【提示】　两只手电筒射出的光束在空间相遇，不满足光发生干涉的条件，不能观察到光的干涉现象． [核心点击] 1．双缝干涉的示意图 图5­1­1 2．单缝的作用 用同一极小部分光源产生的光形成点光源，最大限度地保证光的相干性． 3．双缝的作用 平行光照射到单缝S上后，又照到双缝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． 4．屏上某处出现亮、暗条纹的条件：频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总是相反．具体产生亮、暗条纹的条件为 (1)亮条纹产生的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即： |PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…) k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹．k为亮条纹的级次． (2)暗条纹产生的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即： |PS1－PS2|＝(2k－1)·(k＝0,1,2,3，…) k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开． 5．干涉图样的特点 图5­1­2 (1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等． (2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的． 1．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(　　) A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹 D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生 E．用同一装置做实验，不同颜色的光产生的干涉条纹间距不同 【解析】　在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误、B正确．在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C正确．两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误．不同颜色的光波长不同，根据Δy＝λ，E正确． 【答案】　BCE 2.在双缝干涉实验中，屏上一点P到双缝的距离之差为1.5×10－6 m若用频率为5.0×1014 Hz的单色光照射双缝，该点出现亮条纹还是暗条纹？从屏中心算起这是第几条什么条纹？ 【导学号：78510053】 【解析】　该单色光的波长λ＝(k＝1,2,3，…)，得k＝3，这是第3条暗条纹． m＝6×10－7 m，P点到双缝的距离差与波长的大小关系为1.5×10－6 m＝2.5λ，即距离差为半波长的奇数倍，P点处是暗条纹．令2.5λ＝(2k－1)＝ 【答案】　暗条纹　第3条暗条纹 分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤 1．由题设情况依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空气)中的波长． 2．由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹． 3．根据明条纹的判断式Δr＝kλ(k＝0,1,2，…)或暗条纹的判断式Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)，判断出k的取值，从而判断条纹数． 实 验 : 用 双 缝 干 涉 测 定 光 的 波 长 1．实验目的 (1)观察白光及单色光的双缝干涉图样． (2)掌握用公式Δy＝λ测定单色光的波长的方法． 2．实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝屏、双缝屏、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺． 3．实验步骤 (1)器材的安装与调整： ①先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图5­1­3所示，调整光