光的干涉及干涉實(shí)驗(yàn)學(xué)案 -高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

高二物理學(xué)案（人教版2019選擇性必修一）班級(jí)：___________姓名：___________學(xué)號(hào)：___________.3光的干涉【課前預(yù)習(xí)】1.閱讀課本，觀察光的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)干涉條紋的特點(diǎn)．2.知道相干光源的概念和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件．3.能闡述干涉現(xiàn)象的成因及明暗條紋的位置和特點(diǎn)．【課上探究】知識(shí)點(diǎn)1：光的雙縫干涉思考與交流1.為什么會(huì)出現(xiàn)雙縫干涉現(xiàn)象？2.干涉條件是什么？本實(shí)驗(yàn)是如何實(shí)現(xiàn)的？3.什么地方出現(xiàn)亮條紋？什么地方出現(xiàn)暗條紋？如何判斷？總結(jié)與提升1、讓一束平行的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是相同的，兩個(gè)光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生干涉．2、當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，出現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)λ2的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互減弱，出現(xiàn)練習(xí)與拓展例1.(多選)關(guān)于光的干涉，下列說(shuō)法不正確的是()A．只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉B．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定C．頻率相同、振幅相同的兩束光才能產(chǎn)生干涉D．兩個(gè)完全相同的相干光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋變式訓(xùn)練1．真空中，由兩個(gè)不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．這是因?yàn)?)A．兩個(gè)光源發(fā)出光的頻率相同B．兩個(gè)光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個(gè)光源的光速不同D．這兩個(gè)光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源知識(shí)點(diǎn)2：干涉條紋和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系思考與交流1.光的雙縫干涉條紋特征，如條紋寬度、間距等，能反映出光的波長(zhǎng)、頻率等信息嗎？2．不同顏色的單色光產(chǎn)生的干涉條紋會(huì)有什么不同？總結(jié)與提升1.單色光的干涉圖樣特點(diǎn)(1)中央出現(xiàn)的總為亮紋，兩邊則為明暗相間的條紋．(2)兩相鄰亮紋(或暗紋)間的距離相等，且波長(zhǎng)越長(zhǎng)，這個(gè)間距越大．因此，比較相鄰亮(暗)紋的間距，紅光的最大，紫光的最小．練習(xí)與拓展例2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6μm，若兩次實(shí)驗(yàn)分別用頻率為f1＝5.0×1014Hz的單色光a和f2＝7.5×1014Hz的單色光b進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是()A．單色光a和b分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋B．單色光a和b分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋C．單色光a照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光b照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋D．單色光a照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光b照射時(shí)出現(xiàn)明條紋變式訓(xùn)練2.如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為7.30×10－7m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.30×10－7m．則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)．知識(shí)點(diǎn)3：薄膜干涉思考與交流劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖2甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜．當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：圖2(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰亮條紋和暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定．現(xiàn)若在圖甲的裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋()A．變疏B．變密C．不變D．消失例3．(多選)利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度，如圖2(a)所示，現(xiàn)使透明標(biāo)準(zhǔn)板M和待檢工件N間形成一楔形空氣薄層，并用單色光照射，可觀察到如圖(b)所示的干涉條紋，條紋的彎曲處P和Q對(duì)應(yīng)于A和B處，下列判斷中正確的是()A．N的上表面A處向上凸起B(yǎng)．N的上表面B處向上凸起C．條紋的c、d點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的薄膜厚度相同D．條紋的d、e點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的薄膜厚度相同【課后鞏固】1．某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示器材，觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當(dāng)他用一束陽(yáng)光照射到A上時(shí)，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能是（）A．單縫S太窄B．單縫S太寬C．S到S1和S2距離不等D．陽(yáng)光不能作光源2．（多選）下列說(shuō)法正確的是（）A．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，中央明條紋是彩色的B．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，中央明條紋是白色的C．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央明條紋較遠(yuǎn)的是紫光D．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央明條紋較遠(yuǎn)的是紅光3．如圖所示，用頻率為?的單色光垂直照射雙縫，在光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)第三條暗條紋，已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫的距離之差（r2-r1）應(yīng)為（）A．c/2?B．3c/2?C．2c/3?D．5c/2?4．如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng)，則（）A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向下移5．對(duì)兩列光波在空中疊加，以下說(shuō)法中正確的是（）A．不同的色光有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B．不同的色光不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．光的強(qiáng)度不同有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．光的強(qiáng)度不同不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象6．光通過(guò)雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若用紅色和綠色玻璃板分別擋住雙狹縫，則屏上將出現(xiàn)（）A．黃色的干涉條紋B．紅綠相間的條紋C．黑白相間的條紋D．無(wú)干涉條紋7．如圖所示，在雙縫干涉中，若用λ1=5.0×10-7m的光照射，屏上O為中央亮條紋，屏上A為第二級(jí)亮條紋所在處。若換用λ2=4.0×10-7m的光照射時(shí)，屏上O處是什么情況？屏上A處又是什么情況？8.用如圖9所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上撒些食鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是()A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一、實(shí)驗(yàn)原理與方法1．相鄰明紋(暗紋)間的距離Δx與入射光波長(zhǎng)λ之間的定量關(guān)系相鄰兩亮紋或暗紋的中心距離：Δx＝eq\f(l,d)λ.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，d是雙縫間距，是已知的；l是雙縫到屏的距離，可以測(cè)出，那么，只要測(cè)出相鄰兩明條紋(或相鄰兩暗條紋)中心間距Δx，即可由公式λ＝eq\f(d,l)Δx計(jì)算出入射光波長(zhǎng)的大?。?．條紋間距Δx的測(cè)定如圖甲所示，測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，測(cè)量時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，讓分劃板中心刻線與亮條紋的中心對(duì)齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向左(向右)移動(dòng)至分劃板的中心刻線與另一相鄰亮條紋的中心對(duì)齊，如圖乙所示，記下此時(shí)讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，用同樣的方法測(cè)出n條亮紋間的距離a，可求出相鄰兩亮紋間的距離Δx＝.二、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測(cè)量頭，其中測(cè)量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺．三、實(shí)驗(yàn)步驟1．按圖所示安裝儀器．2．將光源中心、單縫中心、雙縫中心調(diào)節(jié)在遮光筒的中心軸線上．3．使光源發(fā)光，在光源和單縫之間加紅(綠)色濾光片，讓通過(guò)后的條形光斑恰好落在雙縫上，通過(guò)遮光筒上的測(cè)量頭，仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡，觀察單色光的干涉條紋，撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋(彩色條紋)．4．加裝濾光片，通過(guò)目鏡觀察單色光的干涉條紋，同時(shí)調(diào)節(jié)手輪，分劃板的中心刻線對(duì)齊某一條紋的中心，記下手輪的讀數(shù)，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使分劃板移動(dòng)，直到分劃板的中心刻線對(duì)齊另一條紋中心，記下此時(shí)手輪讀數(shù)和移過(guò)分劃板中心刻度線的條紋數(shù)n.5．將兩次手輪的讀數(shù)相減，求出n條亮紋間的距離a，利用公式Δx＝eq\f(a,n－1)，算出條紋間距，然后利用公式λ＝eq\f(d,l)Δx，求出此單色光的波長(zhǎng)λ(d儀器中已給出，l可用米尺測(cè)出)．6．用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的距離l(d是已知的)．7．重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)的平均值．8．換用另一濾光片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．四、誤差分析1．雙縫到屏的距離l的測(cè)量誤差2．測(cè)條紋間距Δx帶來(lái)的誤差五、注意事項(xiàng)1．安裝時(shí)，要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直．2．光源使用線狀長(zhǎng)絲燈泡，調(diào)節(jié)時(shí)使之與單縫平行且靠近．3．實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)屏上的光很弱的情況，主要是燈絲、單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋是否清晰與單縫和雙縫是否平行有關(guān)系．【例1】利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)，某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖甲)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm.圖丁游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm.在實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為____________m．在本實(shí)驗(yàn)中如果在雙縫上各有一個(gè)紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或“不能”)看到明暗相間的條紋．變式訓(xùn)練1．(多選)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如圖甲所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖乙所