2021-2022人教版高中物理选择性必修一第四章 第三节光的干涉 学案（第一课时）
文档属性
| 名称 | 2021-2022人教版高中物理选择性必修一第四章 第三节光的干涉 学案（第一课时） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 352.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-29 12:59:57 | ||
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文档简介
4.3光的干涉（第一课时）
【学习目标】
1．观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点
2．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点
3．通过实例了解薄膜干涉的特点及在生活中的应用
【学习重点】通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征
【课前自主学习】
一、识别光的双缝干涉
1．物理史实：1801年，英国物理学家成功地观察到了光的干涉现象，有利的证明了光是一种
2．双缝干涉实验(杨氏干涉实验)
(1)实验过程：让一束 投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个 ，它们的频率、相位和振动方向总是 的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互叠加发生 ．
(2)实验现象：在屏上得到 的条纹．
(3)单缝屏的作用：获得一个 (有唯一的频率和振动情况，)。
(4)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝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 （称为分光法．)
(5)决定条纹明暗的条件
当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长λ的倍时，两列光波在这点相互加强，出现条纹．
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的倍时，两列光波在这点相互减弱，出现条纹．
二、光的干涉条件：两列光的 相同、 恒定、 相同。能发生干涉的两列波称为 ，两个光源称为 ，例如双缝S1、S2。
1．薄膜干涉：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面 的光在薄膜靠近光源的一面相互叠加，发生干涉的现象。
2．相干光的获得：两个面的 是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的 、恒定的 及 。
3．薄膜干涉的原理：由于重力作用，液膜 ，因此在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，出现了 ；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了 。条纹是 方向的，因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前后两表面反射的光的路程差均 。
【课堂合作探究】
【思考】肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？
一、光的双缝干涉
在一定条件下，机械波可以发生特殊的叠加：干涉，并形成了稳定的干涉图样。回顾说明：干涉的条件？稳定干涉图样的特点？
怎样的光才可以干涉？怎样获取“相干光源”？
3．阅读课本，观察P90图4.3-1，描述光通过双缝形成的干涉图样特点。
4． 在双缝干涉中，双缝又有怎样的作用？
5． 结合波的干涉知识，说明:P0位置出现的是亮条纹、暗条纹？为什么？P0以上，为什么会依次出现暗条纹、明条纹？
例1. (多选)关于光的干涉，下列说法不正确的是( )
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．频率相同、振幅相同的两束光才能产生干涉
D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
【变式训练】．真空中，由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为( )
A.两个光源发出光的频率相同B．两个光源发出光的强度不同
C.两个光源的光速不同D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
如图所示，波长为 λ 的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为 d ，两缝 S1、S2 的连线的中垂线与屏的交点为 P0，双缝到屏的距离 OP0 ＝l。设某一亮纹到P0的距离为x，请通过数学方法确定x与的λ、d、l关系。
据x与的λ、d、l关系，思考：两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距的表达式，并说明各符号的含义。
不同颜色的单色光，通过相同的双缝干涉仪器，产生的条纹会有怎样的不同？
若在实验中，使用白光，则在光屏上得到的图样有怎样的特点？
【例2】 如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7 m．则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．
【变式训练】双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是( )
A．O点是红光的暗条纹 B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方 D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
三、薄膜干涉
阅读、观察课本P93做一做，“用肥皂膜做薄膜干涉实验”，把肥皂液膜当作平面镜，用它观察灯焰，看到的像与直接看到的灯焰有什么不同？
为什么会出现这样的像？
薄膜干涉：来自薄膜 两个面的 光相互叠加，发生干涉，称薄膜干涉。
如果用白光，我们会看到怎样的现象？
薄膜干涉在生产生活中有怎样的应用？
【例3】(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度，如图2(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处向上凸起
C．条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同
D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同
【变式】:市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使在被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )
A.λ B.λ C.λ D．λ
【知识巩固提升】
1、从两支手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉花纹，是因为（ ）
A．手电筒射出的光不是单色光 B．周围环境的漫反射光太强
C．干涉图样太细小看不清楚 D．两个光源是非相干光源
2、在双缝干涉实验中，若仅使双缝到屏的间距变小，则明条纹中心间距将 （ ）
A．变大 B．变小 C．不变 D．都有可能
3、(多选)关于光的干涉，下列说法中正确的是( )
A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的
B．在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D．频率不同的光不可能叠加
4、(多选)如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明( )
A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷D．N的上表面B处向下凹陷
【学习目标】
1．观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点
2．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点
3．通过实例了解薄膜干涉的特点及在生活中的应用
【学习重点】通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征
【课前自主学习】
一、识别光的双缝干涉
1．物理史实：1801年，英国物理学家成功地观察到了光的干涉现象，有利的证明了光是一种
2．双缝干涉实验(杨氏干涉实验)
(1)实验过程：让一束 投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个 ，它们的频率、相位和振动方向总是 的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互叠加发生 ．
(2)实验现象：在屏上得到 的条纹．
(3)单缝屏的作用：获得一个 (有唯一的频率和振动情况，)。
(4)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝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 （称为分光法．)
(5)决定条纹明暗的条件
当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长λ的倍时，两列光波在这点相互加强，出现条纹．
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的倍时，两列光波在这点相互减弱，出现条纹．
二、光的干涉条件：两列光的 相同、 恒定、 相同。能发生干涉的两列波称为 ，两个光源称为 ，例如双缝S1、S2。
1．薄膜干涉：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面 的光在薄膜靠近光源的一面相互叠加，发生干涉的现象。
2．相干光的获得：两个面的 是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的 、恒定的 及 。
3．薄膜干涉的原理：由于重力作用，液膜 ，因此在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，出现了 ；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了 。条纹是 方向的，因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前后两表面反射的光的路程差均 。
【课堂合作探究】
【思考】肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？
一、光的双缝干涉
在一定条件下，机械波可以发生特殊的叠加：干涉，并形成了稳定的干涉图样。回顾说明：干涉的条件？稳定干涉图样的特点？
怎样的光才可以干涉？怎样获取“相干光源”？
3．阅读课本，观察P90图4.3-1，描述光通过双缝形成的干涉图样特点。
4． 在双缝干涉中，双缝又有怎样的作用？
5． 结合波的干涉知识，说明:P0位置出现的是亮条纹、暗条纹？为什么？P0以上，为什么会依次出现暗条纹、明条纹？
例1. (多选)关于光的干涉，下列说法不正确的是( )
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．频率相同、振幅相同的两束光才能产生干涉
D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
【变式训练】．真空中，由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为( )
A.两个光源发出光的频率相同B．两个光源发出光的强度不同
C.两个光源的光速不同D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
如图所示，波长为 λ 的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为 d ，两缝 S1、S2 的连线的中垂线与屏的交点为 P0，双缝到屏的距离 OP0 ＝l。设某一亮纹到P0的距离为x，请通过数学方法确定x与的λ、d、l关系。
据x与的λ、d、l关系，思考：两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距的表达式，并说明各符号的含义。
不同颜色的单色光，通过相同的双缝干涉仪器，产生的条纹会有怎样的不同？
若在实验中，使用白光，则在光屏上得到的图样有怎样的特点？
【例2】 如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7 m．则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．
【变式训练】双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是( )
A．O点是红光的暗条纹 B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方 D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
三、薄膜干涉
阅读、观察课本P93做一做，“用肥皂膜做薄膜干涉实验”，把肥皂液膜当作平面镜，用它观察灯焰，看到的像与直接看到的灯焰有什么不同？
为什么会出现这样的像？
薄膜干涉：来自薄膜 两个面的 光相互叠加，发生干涉，称薄膜干涉。
如果用白光，我们会看到怎样的现象？
薄膜干涉在生产生活中有怎样的应用？
【例3】(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度，如图2(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处向上凸起
C．条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同
D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同
【变式】:市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使在被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )
A.λ B.λ C.λ D．λ
【知识巩固提升】
1、从两支手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉花纹，是因为（ ）
A．手电筒射出的光不是单色光 B．周围环境的漫反射光太强
C．干涉图样太细小看不清楚 D．两个光源是非相干光源
2、在双缝干涉实验中，若仅使双缝到屏的间距变小，则明条纹中心间距将 （ ）
A．变大 B．变小 C．不变 D．都有可能
3、(多选)关于光的干涉，下列说法中正确的是( )
A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的
B．在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D．频率不同的光不可能叠加
4、(多选)如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明( )
A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷D．N的上表面B处向下凹陷