高中物理選修光的干涉第1頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光

是什么—17世紀(jì)的兩種學(xué)說(shuō)牛頓的微粒說(shuō)惠更斯的波動(dòng)說(shuō)對(duì)光本性的認(rèn)識(shí)，人類(lèi)經(jīng)歷了十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，牛頓認(rèn)識(shí)光是一種粒子流，與牛頓同時(shí)代的惠更斯則認(rèn)為光是波，他開(kāi)創(chuàng)了光的波動(dòng)論。第2頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

?假如你認(rèn)為光是波，準(zhǔn)備通過(guò)哪些物理現(xiàn)象來(lái)證明呢？第3頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四假設(shè)光真的是一種波我們必然能看到波特有的現(xiàn)象第4頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊在實(shí)驗(yàn)室里成功的觀察到了光的干涉現(xiàn)象．對(duì)光本性的認(rèn)識(shí)，人類(lèi)經(jīng)歷了十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，牛頓認(rèn)識(shí)光是一種粒子流，與牛頓同時(shí)代的惠更斯則認(rèn)為光是波，他開(kāi)創(chuàng)了光的波動(dòng)論。第5頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用一束平行的紅色激光束照射有兩條狹縫（也稱(chēng)雙縫）S1和S2的檔板（S1和S2相距0.1m），觀察擋板后面與檔板平行的屏幕上所出現(xiàn)的條紋。觀察思考？一、雙縫干涉第6頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單色光屏S1S2雙縫探究1：光是一種波

第7頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單色激光束屏等間距雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線(xiàn)亮條紋的中心線(xiàn)暗條紋的中心線(xiàn)暗條紋的中心線(xiàn)雙縫中央亮條紋明暗相間第8頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四亮條紋亮條紋λ探究2：出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2第9頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第10頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四亮條紋出現(xiàn)亮條紋的條件（n=0，1，2，3…）第11頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四暗條紋探究2：出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2λ/2第12頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第13頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四亮條紋暗條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件（n=0，1，2，3…）（n=0，1，2，3…）第14頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光的干涉雙縫干涉激光束雙縫屏屏上看到明暗相間的條紋結(jié)論:光是一種波第15頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四觀察思考？1、改變光屏到雙縫的距離L，觀察干涉條紋的間距有何變化？2、改變雙縫的間距d，觀察干涉條紋的間距有何變化？3、分別用紅光和紫光照射雙縫，觀察干涉條紋的間距有什么不同？想一想，雙縫干部涉條紋的間距可能與哪些因素有關(guān)？第16頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第17頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四白光＋干涉圖樣分析紅光藍(lán)光亮暗相間彩色條紋…………第18頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：1、改變光屏到雙縫的距離L，觀察干涉條紋的間距有何變化？2、改變雙縫的間距d，觀察干涉條紋的間距有何變化？3、分別用紅光和紫光照射雙縫，觀察干涉條紋的間距有什么不同？想一想，雙縫干部涉條紋的間距可能與哪些因素有關(guān)？隨雙縫的間距d增大而減小隨光屏到雙縫的距離L增大而增大紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)干涉條紋的間距大第19頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用一根吸管蘸一點(diǎn)肥皂溶液，可以吹出一串肥皂泡，每個(gè)肥皂泡都呈現(xiàn)出五顏六色，你能解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？二、薄膜干涉第20頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第21頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四產(chǎn)生原因是當(dāng)肥皂膜豎直放置，由于重力作用，膜上薄下厚。光照射到肥皂膜上，經(jīng)前后膜兩次反射，又疊加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射多2倍膜厚。若膜厚度2倍等于波長(zhǎng)整數(shù)倍，兩列光波加強(qiáng)，呈現(xiàn)明紋。若某種膜厚度2倍等于半個(gè)波長(zhǎng)奇數(shù)倍，此處兩處兩列波互相減弱，出現(xiàn)暗紋。膜厚度變化是連續(xù)的，就了現(xiàn)明暗相間條紋。薄膜干涉：產(chǎn)生原因第22頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中的應(yīng)用用干涉法檢查各種鏡面的平整程度。如果被測(cè)平面是平的，干涉條紋就是一組平行的。如果干涉條紋發(fā)生彎曲，就表明被測(cè)表面不平的。第23頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第24頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四增透膜第25頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四b.增透膜

原理：當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的１∕４時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上的反射光，光程差恰好等于半波長(zhǎng)，因而相互抵消，達(dá)到減小反射光，增大透射光的作用思考６：增透膜能否將所有反射光都抵消思考７：那么，怎樣來(lái)確定增透膜的厚度？

第26頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四因?yàn)槿说囊曈X(jué)最敏感的色光為綠光，所以增透膜的厚度為綠光在增透膜中波長(zhǎng)的1/4。以增大綠光的透射強(qiáng)度。因?yàn)榧t光與紫光反射強(qiáng)度大，所以照相機(jī)的鏡頭常呈淡紫色或藍(lán)色照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡第27頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【例1】關(guān)于光的干涉，下列說(shuō)法正確的是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.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)的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋A、C第28頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、C.兩列波產(chǎn)生干涉時(shí)，頻率必須相同，否則不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，而不是干涉不穩(wěn)定，故A正確、B錯(cuò).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；若該路程差是光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋（注意是半波長(zhǎng)而不是波長(zhǎng)），故C正確、D錯(cuò).第29頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【變式訓(xùn)練】（2010·南京高二檢測(cè)）下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是()A.單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B.雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況相同的相干光源C.光屏上距兩縫的路程差等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D.在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒(méi)有干涉發(fā)生B第30頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【解析】選B.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個(gè)線(xiàn)光源，使光源有惟一的頻率和振動(dòng)情況，雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的相干光源，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確.在兩個(gè)相干光源完全相同的情況下，光屏上距兩縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗紋，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.兩列光波只要相遇就會(huì)疊加，滿(mǎn)足相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會(huì)發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了肉眼觀察的方便，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.第31頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【例2】（2010·福州高二檢測(cè)）關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋D.照射單縫的單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬B第32頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【自主解答】選B.用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，故A錯(cuò).用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋（即黑條紋）相間，故B正確.紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，故C錯(cuò).單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋越窄，故D錯(cuò).第33頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【典例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,若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是A.單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋B.單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋C.單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋D.單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)明條紋第34頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【自主解答】選C.單色光f1的波長(zhǎng)λ1==m=0.6×10-6m=0.6μm，單色光f2的波長(zhǎng)λ2=m=0.4×10-6m=0.4μm，因P點(diǎn)到雙縫的距離之差Δx=0.6μm=λ1,所以用f1照射時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋.Δx=0.6μm=λ2,所以用f2照射時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，故選項(xiàng)C正確.【思路點(diǎn)撥】判斷屏上某點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的路程差與波長(zhǎng)的比值.第35頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【例3】關(guān)于光在豎直肥皂液薄膜上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是（）A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在薄膜前后兩表面發(fā)生反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果B.若出現(xiàn)明暗相間的條紋相互平行，說(shuō)明肥皂膜的厚度是均勻的C.用綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射間距小D.薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的A、C第36頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【典例2】如圖所示,劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖(a)所示.將一塊平板玻璃放置在另一塊平板玻璃之上,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(b)所示.現(xiàn)若在圖(a)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A第37頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、C.要想產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，必須有兩列相干光源.在肥皂膜干涉中，薄膜前后兩表面反射的光正好是兩個(gè)相干光源，它們相互疊加形成干涉條紋，所以選項(xiàng)A正確.肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是不均勻的，并且厚度均勻的薄膜是不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋的（若厚度相同，路程差處處相等，兩列波疊加后，若是加強(qiáng)，處處光線(xiàn)加強(qiáng)，若是減弱，處處光線(xiàn)減弱，不會(huì)出現(xiàn)明暗相間條紋），所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤.第38頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四波長(zhǎng)越短的光波，對(duì)同一裝置，干涉條紋越窄.綠光的波長(zhǎng)小于黃光的波長(zhǎng)，所以綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射的間距小.選項(xiàng)C正確.出現(xiàn)亮、暗條紋的位置與薄膜厚度有關(guān)，對(duì)于某位置，若光線(xiàn)疊加后加強(qiáng)，則與此等厚度的位置反射光線(xiàn)疊加都加強(qiáng)，從而形成亮條紋.對(duì)暗條紋也是一樣道理.由于薄膜同一水平線(xiàn)上的厚度相同，因此干涉條紋基本上是水平的，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.故選A、C.第39頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【變式訓(xùn)練】如圖所示,一束白光從左側(cè)