【优化方案】高二物理沪科版选修3-4全册精品课件 第4章光的波动性第1节光的干涉（共36张PPT）

课件36张PPT。4.1　光的干涉 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练4.1课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．
2．理解杨氏双缝干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．理解薄膜干涉的原理并能解释一些干涉现象．
4．了解相干光源，掌握干涉条件．
重点难点：杨氏双缝干涉实验是重点，亮暗条纹产生的原因是难点．课前自主学案一、杨氏双缝干涉实验
1．频率相同的两列波叠加时，空间某些区域的振动______，另一些区域的振动_______，这种现象叫做波的干涉．
2．双缝干涉图样的特点
(1)单色光产生的干涉条纹都是_______的________的条纹，且中央为________．当两缝到屏上某点的路程差为半波长_______时，该处出现亮条纹；当路程差为半波长_______时，该处出现暗条纹．加强减弱等间距明暗相间亮条纹偶数倍奇数倍(2)用白光做双缝干涉实验产生_________且中央为________．
3．如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做___________．
二、奇妙的薄膜干涉
薄膜干涉的成因：竖直放置的肥皂液膜由于受重力的作用，________________，因此，在膜上不同位置，来自前后两个面的光所走的路程差不同，在某些位置，这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，出现暗条纹，因此，薄膜上出现了亮暗相间的烛焰的像．彩色条纹白色相干光源下面厚，上面薄图4－1－1核心要点突破一、对光的干涉的理解
1．光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象．如图4－1－2所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近．如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的．这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹．图4－1－22．干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源．
3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因
由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为(　　)
A．手电筒射出的光不是单色光
B．干涉图样太细小看不清楚
C．周围环境的光太强
D．这两束光为非相干光源
解析：选D.两束光的频率不同，不能满足干涉产生的条件，即频率相同的要求，所以看不到干涉图样．二、屏上某处出现明、暗条纹的条件
同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现明条纹的条件是：
路程差δ＝kλ，k＝0,1,2，…
出现暗条纹的条件是：A．①②　　　　　　　　　B．②③
C．③④ D．②④三、对相干光源的理解及相干光源的获得方法
1．光源的特殊性
干涉是波的特有现象，只有频率相同且相位差恒定的波源才能产生干涉现象．这种波源叫做相干波源．对于水波或声波，相干波源是容易得到的，但要找到符合条件的两个相干光源却很困难．对于不同的光源即使看起来颜色相同，也看不到光的干涉现象，因为它们都是独立发光的；即使同一光源的两个发光部分，我们也无法使它们具有相同的频率和恒定的相位差，也不能形成稳定的干涉图样．2．相干光的条件
(1)频率相同；
(2)振动方向相同；
(3)相位差恒定．
同时满足这三个条件的光称为相干光，发出相干光的两个光源称为相干光源．
3．相干光的获得
(1)利用激光．激光是一种人造相干光源，其单色性极好．(2)分光法：设法将同一束光分成两束，因这两束光都来源于同一光源，满足相干条件．如双缝干涉是光源发出的光先经单缝(相当于光源)，再经双缝(相当于相干光源)后叠加产生的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．以下两个光源可作为相干光源的是(　　)
A．两个相同亮度的烛焰
B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡
D．出自一个光源的两束光
解析：选D.相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，只有D选项符合条件．3．对“增透”的理解：两束反射光相互抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强．增透膜是通过“消反”来确保“增透”的．课堂互动讲练 能产生干涉现象的两束光是(　　)
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯泡发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光【精讲精析】　只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光波，在它们相遇的空间里能够产生稳定的干涉，观察到稳定的干涉图样，但是，光波并不是一列连续波，它是由一段段不连续的具有有限长度的所谓“波列”组合而成的，并且波动间的间歇也是不规则的．两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在)，也不能保持有恒定的相差．因此，为了得到相干光波，通常是把同一光源发出的一束光分成两束．杨氏双缝干涉实验中，在光源和双缝间设置一个狭缝，就是让点光源发出的一束光，先经第一个缝产生衍射，使得由双缝得到的两束光成为相干光．光源发光是以原子为发光单位的，由前面的分析可知，我们无法使两只完全相同的灯泡、同一光源的两个发光部分发出频率相同、相差恒定的光．这样的光源不会产生稳定的干涉现象，无法观察到干涉图样．所以应选B.
【答案】　B
【方法总结】　明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确判断的关键．该识记必须记住．变式训练1　光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现(　　)
A．黄色的干涉条纹
B．红绿相间的条纹
C．黑白相间条纹
D．无干涉条纹
解析：选D.红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象． 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，则P点出现明、暗条纹的情况是(　　)
A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
C．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹【答案】　C
【方法总结】　判断屏上某点条纹的明暗情况，关键看该点到双缝的路程差(光程差)与半波长的比值，若为偶数倍，则该点为亮条纹；若为奇数倍，则该点为暗条纹．熟记双缝干涉实验中屏上某点出现明、暗条纹的条件是正确解决此类问题的关键．变式训练2　如图4－1－4所示，在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则(　　)图4－1－4A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略上移
D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略下移
解析：选D.S稍向上移，则SS1的间距稍减小，SS2的间距稍增大，从S发出的光到达S2稍滞后些，则由S发出的光经S1、S2后到达光屏上光程差为零的点必在P点的下方． 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4－1－5甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两块纸片，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(　　)图4－1－5A．变疏　　　　　　　　B．变密
C．不变 D．消失
【精讲精析】　抽去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势减缓，相同水平距离上，劈形厚度变化减小，以至于干涉时光程差减小，条纹变宽，数量减少(变疏)，故选项A正确．
【答案】　A
【方法总结】　对于薄膜干涉类问题，关键要能识别发生干涉的薄膜的前后两表面，然后结合题给信息分析求解．变式训练3　如图4－1－6所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用的单色光是用普通光加滤光片产生的．检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光叠加而成的(　　)图4－1－6A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
解析：选C.薄膜干涉是透明介质形成厚度与光波波长相近的膜的两个面的反射光叠加而成的．垫上薄片，a的下表面和b的上表面之间的空气膜发生干涉．