13.3 光的干涉导学案word版无答案

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13.3 光的干涉

一、杨氏干涉实验
1．1801 年，英国物理学家 成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有 ．
2．双缝干涉实验
(1)实验过程：让一束单色光投射到一个有两条狭缝 S1和 S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，
它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生 ．
(2)实验现象：在屏上得到 的条纹．
(3)实验结论：光是一种 ．
二、决定条纹间距的条件
1．干涉条件：两波源的 、 和 方向都相同．
2．出现明暗条纹的判断
(1)亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 (填“奇”或“偶”)数倍时，出现亮条纹．
(2)暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 (填“奇”或“偶”)数倍时，出现暗条纹．

一、杨氏干涉实验

如图为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝 S1和 S2上，狭缝就成了两个波源，发出的
光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况．
(1)两条狭缝起什么作用？
(2)在屏上形成的光的干涉图样有什么特点？

1．杨氏双缝干涉实验
(1)双缝干涉的装置示意图
实验装置如图 2所示，有光源、单缝、双缝和光屏．

图 2
(2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的 和 情况．也可用激光直接照射双缝．
(3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．
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2．光产生干涉的条件
两束光的 相同、 恒定、 相同．杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的．
3．干涉图样
(1)单色光的干涉图样：干涉条纹是 的明暗相间的条纹．
(2)白光的干涉图样：中央条纹是 的，两侧干涉条纹是 条纹．
例 1 (2018·北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后( )
A．干涉条纹消失 B．彩色条纹中的红色条纹消失
C．中央条纹变成暗条纹 D．中央条纹变成红色
二、决定条纹间距的条件

(1)若屏上某点是两列光波的波峰与波峰相遇，该点的振动是加强还是减弱？若屏上某点是两列光波的波峰与波谷
相遇，该点的振动是加强还是减弱？
(2)如图所示是几种单色光的双缝干涉图样．
①用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同？
②如果将屏幕远离双缝移动，条纹间距如何变化？
③改变双缝间的距离，条纹间距如何变化？
④双缝干涉条纹的间距与哪些因素有关？

1．两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的 有关，波长越 ，条纹间距越 ．
白光的干涉条纹的中央是 的，两侧是 的，这是因为：各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中
央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹．两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形
成了彩色干涉条纹．
2．亮、暗条纹的判断
如图 3所示，设屏上的一点 P到双缝的距离分别为 r1和 r2，路程差 Δr＝r2－r1.

图 3
(1)若满足路程差为 的整数倍，即 Δr＝kλ(其中 k＝0,1,2,3，…)，则出现亮条纹．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)若满足路程差为 的奇数倍，即 Δr＝
2k－1
2
λ(其中 k＝1,2,3，…)，则出现暗条纹．k为暗条纹的级次，
从第 1级暗条纹开始向两侧展开．
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例 2 在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是( )
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较短的紫光
C．相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
D．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽

一．选择题（共 5小题）
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整数倍处出现暗条纹
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
2．如图所示，用频率为 f的单色光垂直照射双缝，在光屏上 P点出现第三条暗纹。已知光速为 c，则 P点到双缝的
距离之差 r2﹣r1应为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷．在此时刻，介质中 A 点为
波峰相叠加点，B 点为波谷相叠加点，A、B 连线上的 C 点为某中间状态相叠加点．如果把屏分别放在 A、B、C
三个位置，那么（ ）
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹
B．B位置处出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．以上结论都不对
4．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是（ ）
A．各色光波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C．各色光的强度不同 D．各色光通过双缝的距离不同
5．如图 6所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝 S从双缝 S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（ ）
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹 P的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P 的位置略向上移
D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P的位置略向下移

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二．多选题（共 3小题）
6．用 a、b 两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中如图
甲图是 a形成的，乙图是 b光形成的．则关于 a、b两束单色光，下述正确的是 （ ）
A．a光的频率较高 B．a光的波长较长
C．a光光子的能量较大 D．a光在水中传播的速度较大
7．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷．在此时刻，介质中 A 点为
波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的 C点为某中间状态相叠加点．D、E为波峰与波谷的叠加点，
如果把屏分别放在 A、B、C、D、E五个位置，那么（ ）
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹 B．C位置处出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．D、E位置出现暗条纹
8．如图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中 S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上 O点为中央亮纹的中心，P1
为第一级亮纹的中心．其他条件不变，若将 D屏向右平移一段距离，则（ ）
A．屏上 O点仍然为中央亮纹的中心 B．屏上 P1位置仍然可能为亮纹的中心
C．屏上 P1位置可能为暗纹的中心 D．屏上干涉条纹间距将变小
三．解答题（共 2小题）
9．S1、S2为两个相干光源，发出的光的频率为 7.5×10
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HZ光屏上 A点与 S1、S2的光程差为 1.8×10
﹣6
m．
（1）若 S1、S2的振动步调完全一致，则 A点出现什么条纹？
（2）若 S1、S2的振动步调完全相反，则 A点出现什么条纹？（提供必要的说明）


10．光纤通信是 70 年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术．发射导弹时，
可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输
信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为 0.85μm的单色光．上行光信号是铟
镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为 1.06μm的单色光．这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，
导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：
（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？（已知光纤纤芯的折射率为 1.47）