2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第一册 4.3光的干涉4.5光得衍射4.6光的偏振 激光 课件（19张PPT）

一、光的干涉
1．产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光．
2．产生明暗条纹的条件：两个完全相同的光源，当Δs＝kλ时出现明条纹；当Δs＝(2k－1) 时出现暗条纹(其中k＝0，1,2，…)．
相邻亮(或暗)条纹间距：Δy＝ λ
3．双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
5．薄膜干涉
(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的．
(2)同一条纹上的点厚度相同，所以若用竖直放置的肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹．
例1 如图1所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是(　　)
A．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短
图1
解析　由题图知甲图中条纹间距大，由Δy＝ λ可知，在l和d相同的情况下，Δy大，则λ大；
Δy小，则λ小；
所以题图乙中所用单色光波长较短，因紫光比绿光波长短，故选项C正确．
答案　C
例2 用双缝干涉测光的波长．实验装置如图2甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，双缝间距d＝0.25 mm.用测量头来测量亮条纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数．
图2
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数y1＝____________ mm、对准第4条时读数y2＝____________mm.
解析　y1＝2 mm＋19.0×0.01 mm＝2.190 mm
y2＝7.5 mm＋36.8×0.01 mm＝7.868 mm
2.187～2.193　 7.867～7.873
(2)写出计算波长λ的表达式，λ＝________(用符号表示)，λ＝____nm(保留三位有效数字)．
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例3 如图所示的4种明暗相间的条纹，是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光 、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．则在下面的四个图中，哪个图是蓝光形成的干涉图样(　　)
解析　双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，随着波长越短，则条纹间距越小，故A、C是双缝干涉的图样，其中A是蓝光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，C是红光的干涉条纹；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故B、D是衍射图样，紫光波长较短，则中央亮条纹较细，故B是紫光的衍射条纹，D是黄光的衍射条纹．故A正确，B、C、D错误．
答案　A
二、几何光学和光的本性的结合
几何光学和光的本性(例如干涉、衍射等)结合点是折射率n和光的频率f，折射率n和f间虽然不存在公式关系，但它们的大小存在对应关系：频率f越大，折射率n越大，再由c＝λf找出与波长的关系，由波长关系可联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用．
例4 在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．假设一束复合激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图3所示．下列说法中正确的是(　　)
图3
A．图中光束①是红光，光束②是蓝光
B．在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度快
C．若光束①、②先后通过同一单缝衍射装置，光束①的中央亮纹比光束②的窄
D．若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽度比光束②的宽
解析　①光的偏折程度越大，则其折射率越大，因为蓝光的折射率大于红光的折射率，所以①是蓝光，②是红光，故A错误；
根据v＝ 知，蓝光的折射率大，在介质中的速度小，则光束①比光束②传播速度慢，故B错误；
②的折射率较小，频率较小，波长较长，波动性较强，所以②的衍射和干涉条纹较宽，故C正确，D错误．
答案　C
针对训练 如图4所示为用a、b两种单色光分别通过
同一个双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b
两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃
砖，光的传播路径和方向可能正确的是(　　)
图4
解析　由通过同一个双缝干涉装置的图样可知a光的波长长，频率小，同一介质a光的折射率小，临界角大，对于两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线平行，但有侧移，n越大，侧移量越大，所以A、B错误；
相同的入射角b光先发生全反射，故C正确，D错误．
答案　C