4.3光的干涉學(xué)案高二上學(xué)期物理人教版選擇性

4.3光的干涉(1)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．觀察光的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識干涉條紋的特點(diǎn)2．知道決定干涉條紋間距的條件，認(rèn)識出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的位置特點(diǎn)【問題導(dǎo)入】肥皂膜看起來常常是彩色的，雨后公路積水上面漂浮的油膜，也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條紋。這些彩色條紋或圖樣是怎樣形成的？【學(xué)習(xí)任務(wù)一】光的雙縫干涉1．物理史實(shí)：1801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，有利的證明了光是一種。2．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(楊氏干涉實(shí)驗(yàn))(1)實(shí)驗(yàn)過程：讓一束投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個，它們的頻率、相位和振動方向總是的，兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生．(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到的條紋．(3)決定條紋明暗的條件：狹縫S1和S2相當(dāng)于兩個、和都相同的波源，當(dāng)兩個光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于波長的時，兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)；當(dāng)兩個光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的倍時，兩列光波在這點(diǎn)相互削弱，這里出現(xiàn)。(4)單縫屏的作用：獲得一個(有唯一的頻率和振動情況，例如激光、單色光)。如果選用激光可省去單縫屏，直接照射雙縫。(5)雙縫屏的作用：平行光照射到單縫S上，又照射到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的。3．光的干涉條件：兩列光的相同、恒定、相同。能發(fā)生干涉的兩列波稱為，兩個光源稱為，例如雙縫S1、S2?！纠?】(多選)關(guān)于光的干涉，下列說法不正確的是()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．兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時，從兩個狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋【變式訓(xùn)練】真空中，由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．這是因?yàn)?)A.兩個光源發(fā)出光的頻率相同B．兩個光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C.兩個光源的光速不同D．這兩個光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源【學(xué)習(xí)任務(wù)二】干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系問題：如圖所示，波長為λ的單色光照射到雙縫上。兩縫中心之間的距離為d，兩縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點(diǎn)為P0，雙縫到屏的距離OP0＝l。設(shè)某一亮紋到P0的距離為x，請通過數(shù)學(xué)方法確定x與的λ、d、l關(guān)系?？偨Y(jié):相鄰兩亮條紋或暗條紋的中心間距Δx＝。【例2】如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為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”)．【變式訓(xùn)練】雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋．屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋．如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是()A．O點(diǎn)是紅光的暗條紋B．O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋C．紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方D．藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方4.3光的干涉(2)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.認(rèn)識雙縫干涉圖樣的特征2.知道薄膜干涉的原理并能解釋一些現(xiàn)象?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)一】干涉圖樣特點(diǎn)1．單色光的干涉圖樣：干涉條紋是相間的條紋，且條紋間距，波長，條紋間距。2．白光的干涉圖樣：干涉條紋是條紋，且中央條紋是的。這是由于各色光波長，條紋間距，但在中央條紋處光程差都，條紋都是，所以復(fù)合成。而在其它位置處不能完全重合，從而形成了干涉條紋．[例1]白光是復(fù)色光，包含各種顏色的光，不同顏色的光，其頻率不同，因此在空氣中傳播時的波長不同．用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上可看到干涉條紋，若某點(diǎn)O與兩狹縫的距離相等，則（）A．干涉條紋是黑白的，O處是亮條紋B．干涉條紋是黑白的，O處是暗條紋C．干涉條紋是彩色的，O處是亮條紋D．干涉條紋是彩色的，O處是暗條紋【學(xué)習(xí)任務(wù)二】薄膜干涉1．薄膜干涉中相干光的獲得光照射到薄膜上，在薄膜的前后兩個面的光是由同一個實(shí)際的光源分解而成的，它們具有相同的、恒定的相位差及相同的振動方向．2．薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上時，在薄膜的不同位置，前后兩個面的反射光的差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)條紋；在另一些位置，兩列波相遇后相互削弱，于是出現(xiàn)條紋．3．薄膜干涉的應(yīng)用:(1)用干涉法檢查平面的.(2)光學(xué)儀器上的.如圖所示，被檢查平面B與標(biāo)準(zhǔn)樣板A之間形成了一個楔形的薄膜，用單色光照射，入射光從空氣膜的反射出兩列光波，形成干涉條紋。被檢查平面若是平的，空氣膜厚度相同的各點(diǎn)就位于一條直線上，干涉條紋；若被檢查表面某些地方不平，那里空氣膜產(chǎn)生的干涉條紋將發(fā)生。例2、（多選）如圖所示，把一個表面是平面、下表面是凸面的凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋，則（）A．圓環(huán)狀條紋是光在凸透鏡上下兩個玻璃表面的反射光的干涉造成的B．圓環(huán)狀條紋是平面玻璃和凸透鏡之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的C．如果將凸透鏡的凸面曲率半徑增大而其他條件保持不變，則圓環(huán)狀條紋的亮紋間距變大D．如果改用波長更長的單色光照射而其他條件保持不變，則圓環(huán)狀條紋的亮紋間距變小【變式訓(xùn)練】市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使在被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處．這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線．以λ表示紅外線的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()A.eq\f(1,8)λB.eq\f(1,4)λC.eq\f(1,2)λD.λ鞏固練習(xí)1．從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們在某一區(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因?yàn)椋ǎ〢．手電筒射出的光是單色光B．干涉圖樣太細(xì)小看不清楚C．周圍環(huán)境的光太強(qiáng)D．這兩束光為非相干光2．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時（）A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋仍然存在C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上無任何光亮3．某一質(zhì)檢部門為檢測一批礦泉水的質(zhì)量，利用干涉原理測定礦泉水的折射率，方法是將待測礦泉水填充到特制容器中，放置在雙縫與熒光屏之間（之前為空氣），如圖所示，特制容器未畫出，通過比對填充后的干涉條紋間距和填充前的干涉條紋間距就可以計(jì)算出該礦泉水的折射率。則下列說法正確的是（設(shè)空氣的折射率為1）（）A．B．C．該礦泉水的折射率為D．該礦泉水的折射率為4．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時，在光屏P上觀察到干涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以（）A．增大S1與S2的間距B．減小雙縫到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將整個裝置放在水中5．小陸同學(xué)帶領(lǐng)某研究小組觀察楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)，如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖，擋板上有兩條狹縫、，由和發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長為，屏上的P點(diǎn)到兩縫和的距離相等，如果把P處的亮條紋記作第0號亮條紋，由P向上數(shù)，與0號亮條紋相鄰的暗條紋為1號暗條紋，與1號暗條紋相鄰的亮條紋為1號亮條紋，1號亮條紋上側(cè)相鄰的暗條紋為2號暗條紋，則處的暗條紋恰好是10號暗條紋。設(shè)直線的長度為，的長度為，則等于（）B． C． D．6．用干涉法檢查工件表面的質(zhì)量，產(chǎn)生的干涉條紋是一組平行等距的直條紋．圖中虛線所示標(biāo)準(zhǔn)樣板或者玻璃板變厚，薄片位置不變，則（）A．若標(biāo)準(zhǔn)樣板變厚，干涉條紋間距將變大B．若玻璃板變厚，干涉條紋間距將變大C．若玻璃板變厚，干涉條紋間距將變小D．無論是標(biāo)準(zhǔn)樣板還是玻璃板變厚，干涉條紋間距將不變7．如圖所示甲為用干涉法檢查平面平整程度裝置．如圖所示乙中干涉條紋彎曲處說明被檢查的平面在此處是________（凹下或凸起）；若僅增大單色光的頻率，干涉條紋將________（變密或變疏）；若僅減小薄片的厚度，干涉條紋將________（變密或變疏）．8．登山運(yùn)動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴(yán)重地?fù)p傷視力．有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大