课件38张PPT。第五章 光的波动性1．光的干涉23双缝干涉4单色 相同 5明暗相间 波 6整数倍 奇数倍 频率 78
××√910111213141516171819薄膜干涉20反射 21平整程度 增透膜 反射膜 22
××√232425262728293031323334353637点击右图进入…Thank you for watching !
1．光的干涉
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.观察光的干涉现象，知道光的干涉条件．(重点)
2.知道杨氏干涉实验和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．(难点)
3.理解薄膜干涉实验的原理和现象．(重点、难点)
4.了解干涉现象的应用——增透膜与反射膜原理.
知识点一| 双缝干涉
1．双缝干涉实验
(1)实验：如图，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的，两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加．
(2)现象：屏上得到了明暗相间的条纹．
(3)结论：证明光是一种波．
2．出现明、暗条纹的条件
(1)当光从两狭缝到屏上某点的路程差为波长λ的整数倍时，这些点出现明条纹；当路程差为半波长λ的奇数倍时，这些点出现暗条纹．
(2)和一般波的干涉一样，光干涉的条件是两列光的频率相同，能发生干涉的两束光称为相干光．
3．计算波长的公式
设两缝间距为d，两缝到屏的距离为l，当d和l一定时，计算表明：当l?d时，相邻两条明条纹(或暗条纹)的间距为Δx＝λ.
利用此式，测出条纹间距离Δx，即可求出光的波长．
1．直接用强光照射双缝，发生干涉． (×)
2．两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干涉现象． (×)
3．用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹． (√)
1．做双缝干涉实验时必须具备什么条件才能观察到干涉条纹？
【提示】 必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小．
2．一般情况下光源发出的光很难观察到干涉现象，这是什么原因？
【提示】 光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相差，不具备相干光源的条件．
1．双缝干涉示意图
2．单、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．
3．明、暗条纹产生的条件
(1)亮条纹
屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的偶数倍．
即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3…)时出现亮条纹．
(2)暗条纹
屏上某点到两缝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…)时出现暗条纹．
4．干涉图样的特点
(1)单色光：干涉条纹是间距相等、明暗相间的条纹，且中央为亮纹．红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小．
(2)白光：干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的．原因是各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹，除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了两侧的彩色条纹．
(3)条纹间距：条纹间距与波长成正比，Δx＝·λ(其中d为两逢间距，l为两缝到屏的距离，λ为光的波长)．
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知，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？
【解析】 该单色光的波长λ＝＝ 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)(k＝1,2,3……)，得k＝3，这是第3条暗条纹．
【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．
知识点二| 薄膜干涉
1．定义
由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象．
2．应用
(1)检查平面的平整程度．
(2)光学镜头上的增透膜．
(3)太阳镜片上的反射膜．
1．薄膜干涉是通过两个表面折射的光线产生的． (×)
2．增透膜的厚度应等于光在空气中的波长的四分之一． (×)
3．水面上漂浮的油膜出现彩色条纹是薄膜干涉现象． (√)
1．如图所示是几种常见的薄膜干涉图样，这些干涉图样是怎样形成的呢？
【提示】 是由薄膜上、下表面反射光束相遇而产生的干涉．
2．两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．
1．薄膜干涉原理
光照在厚度不同的薄膜上时，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，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后被相互削弱，于是出现暗条纹．
2．薄膜干涉的应用
(1)用干涉法检查平面
①原理：如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层．用单色光照射时，空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉．空气厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或减弱的情况相同，因此若被测面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如果干涉条纹是弯曲的，就表明被测表面不平．
②判断法——矮人行走法，即把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹．让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走，始终保持脚踏被检板，头顶样板，在行走过程中：
a．若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下．(如图中P点)
b．若某处有一凸起，他要想过去，必向薄膜底部去绕，即条纹某处弯向薄膜底部方向时，该处必为一凸起．(如图中Q点)
(2)增透膜
①增透膜的厚度：膜厚为入射光在薄膜中波长的.
②增透膜增透的原理：因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为，所以两列光波相互削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强．
③对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”．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．
3.如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是( )
A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹
B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹
C．彩色条纹水平排列
D．彩色条纹竖直排列
E．肥皂膜的彩色条纹是前后两表面反射的光干涉形成的
【解析】 一束白光射到薄膜上，经前后两个界面反射回来的光相遇，产生干涉现象，我们由左向右看可以看到彩色条纹，故选项A错误，选项B正确；由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故选项C正确，选项D错误．肥皂膜的彩色条纹是前后两表面反射的光干涉形成的，选项E正确．
【答案】 BCE
4．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)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮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劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹会发生怎样变化？
甲 乙
【解析】 光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹．设空气膜顶角为θ，d1、d2处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2.
因为光程差δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ.
设此两相邻亮纹中心的距离为Δl，则由几何关系得＝tan θ，即Δl＝当抽去一张纸片θ减小，Δl增大，条纹变疏．
【答案】 干涉条纹会变疏
薄膜干涉中的规律
1．用单色光照射薄膜时，两个表面反射的光是相干的，形成明暗相间的条纹．
2．用不同的单色光照射，看到亮纹的位置不同．
3．用白光照射时，不同颜色的光在不同位置形成不同的条纹，看起来就是彩色的．
课时分层作业(十七)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．在双缝干涉实验中，下列说法正确的是( )
A．相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的
B．把入射光由红光换成紫光，相邻两明条纹间距变宽
C．只有频率相同的两列光才能发生明显的干涉现象
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
E．增加双缝到光屏之间的距离，条纹间距变大
【解析】 在干涉中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A正确；入射光波长越大，条纹间距越大，入射光由红光换成紫光，波长变短，相邻两明条纹间距变窄，B错；只有频率相同的两列光才能发生干涉现象，C正确，D错误；根据Δx＝λ，E正确．
【答案】 ACE
2．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)( )
A．在距双缝的路程相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹
C．在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹
D．在距双缝的路程差为(n＋)λ的点形成暗条纹
E．在距离双缝的路程差恰好是一个波长时，形成亮条纹
【解析】 在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，……这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)，k＝0,1,2,3……这些点为减弱点，该处出现暗条纹，故选项B、D正确，A、C错误．路程差恰好是一个波长时出现亮条纹，E正确．
【答案】 BDE
3．下列现象中，属于光的干涉现象的是( )
A．雨后马路上油膜呈彩色
B．肥皂泡在阳光下呈现出彩色
C．阳光通过三棱镜形成彩色光带
D．单色光通过双缝时形成明暗相间条纹
E．室内同时打开两盏电灯，灯光变亮
【解析】 阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的色散现象，C错误．室内打开两盏电灯，不符合干涉条件，E错误，故A、B、D正确．
【答案】 ABD
4．下列说法正确的是( )
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光
C．涂有增透膜的照相机镜头，增强了对照射光的透射程度
D．从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果
E．雨后天空出现彩虹是薄膜干涉现象
【解析】 由于干涉实验中，有Δx＝λ，即条纹间距与光波长成正比，而红光波长最长，故偏离中央明条纹最远的是红光，B对；增透膜增加了透射光的能量，且应该增透的是对人的视觉最敏感的绿光，从而才能使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后，相干而形成的，C、D对．雨后天空出现彩虹是光的折射形成的，E错误．
【答案】 BCD
5．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出明、暗相间的绿条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δy.下列说法中正确的有( )
A．如果增大单缝到双缝间的距离，Δy将增大
B．如果增大双缝之间的距离，Δy将减小
C．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δy将增大
D．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δy将增大
E．如果将绿光改为红光，Δy将增大
【解析】 由Δx＝λ可知：如果增大单缝到双缝间的距离，Δx将不变，选项A错；如果增大双缝之间的距离d，Δx将减小，选项B正确；如果增大双缝到光屏之间的距离l，Δx将增大，选项C正确；如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离d，Δx将不变，选项D错误．红光波长大于绿光波长，E正确．
【答案】 BCE
6．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )
A．增大S1与S2的间距
B．增大双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
E．减小双缝之间的距离
【解析】 在双缝干涉实验中，相邻两亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝λ，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d或者增大双缝屏到光屏的距离l，或者换用波长更长的光做实验．由此可知，选项B、C、E正确，A、D错误．
【答案】 BCE
7．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是( )
A．不同的色光有可能发生干涉现象
B．不同的色光不可能发生干涉现象
C．光的强度不同有可能发生干涉现象
D．光的强度不同不可能发生干涉现象
E．发生不发生干涉现象与光的强度无关
【解析】 两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同的色光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故A项错误、B项正确；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，故选项C、E正确，D项错误．
【答案】 BCE
8．在双缝干涉实验中，由双缝S1、S2发出的光在光屏上某点P叠加，若光的波长为600 nm，光屏上P点到S1、S2的距离分别为3.2×10－2 mm和1.1×10－2 mm，则P点将出现________(选填“亮”或“暗”)条纹．
【解析】 由S1P－S2P＝3.2×10－2 mm－1.1×10－2 mm＝2.1×10－2 mm
＝＝35，
即S1P－S2P＝35λ，故P点出现亮条纹．
【答案】 亮
[能力提升练]
9．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)( )
A．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的光程差为nλ的点形成明条纹
C．在距双缝的光程差为n的点形成明条纹
D．在距双缝的光程差为λ的点形成暗条纹
E．在距双缝的光程差相等的点一定出现明条纹
【解析】 在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ＝nλ，n＝0、1、2、3…这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n＋1)，n＝0、1、2、3…这点为减弱点，该处出现暗条纹．B、D、E正确．
【答案】 BDE
10.如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7 m．则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”“变窄”或“不变”)．
【解析】 根据路程差Δx＝·3，故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹．改用波长为6.30×10－7 m的激光，则波长变大，条纹间距变宽．
【答案】 暗条纹 变宽
11．如图所示，在双缝干涉实验中，若用λ1＝5×10－7 m的光照射，屏上O点是中央亮条纹，屏上A点为第二级亮条纹所在处．若换用λ2＝4×10－7 m的光照射时，屏上O点处是什么情况？屏上A点处又是什么情况？
【解析】 从双缝到屏上O点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零．所以O点仍然是亮条纹．
从双缝到屏上A点的路程差d＝S2A－S1A，用λ1光照射时为第二级亮条纹，即d＝2λ1
代入数据d＝1×10－6 m，这个路程差1×10－6 m对于波长为λ2的光波来说＝2.5.
即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹
d＝(2k＋1)(k＝0，±1，±2…)
1×10－6 m＝(2k＋1) m，即k＝2
当k＝0时为第一级暗条纹，所以当k＝2时应为第三级暗条纹．
【答案】 见解析
