1光干涉第五章光波動性1/36[學習目標]1.知道光干涉現象和產生干涉現象條件，知道光是一個波.2.了解相干光源和產生干涉現象條件.3.了解明暗條紋成因及出現明暗條紋條件.4.了解薄膜干涉成因，知道薄膜干涉現象和應用.2/36內容索引重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關自主預習預習新知扎實基礎3/36自主預習4/36一、雙縫干涉1.1801年，英國物理學家

在試驗室里成功地觀察到了光干涉.2.雙縫干涉試驗(1)試驗過程：激光束垂直射到兩條狹縫S1和S2上，S1和S2相當于兩個完全相同光源，從S1和S2發出光在擋板后面空間疊加而發生

現象.(2)試驗現象：在屏上得到

條紋.(3)試驗結論：光是一種

.托馬斯·楊干涉明暗相間波5/363.出現明、暗條紋條件光從兩狹縫到屏上某點旅程差為半波長

(即波長λ

)時，這些點出現明條紋；當旅程差為________________時，這些點出現暗條紋.偶數倍整數倍6/36二、薄膜干涉1.原理：以肥皂膜為例，單色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后兩個表面反射回來兩列光是相干光，它們相互疊加產生干涉，肥皂泡上就出現了

條紋或區域.2.圖樣：以光照射肥皂泡為例，假如是單色光照射肥皂泡，肥皂泡上就會出現明暗相間條紋或區域；假如是白光照射肥皂泡，液膜上就會出現彩色條紋.3.應用：檢驗平面平整程度.原理：空氣層上下兩個表面反射兩列光波發生

.明暗相間干涉7/361.判斷以下說法正誤.(1)兩只相同手電筒射出光在同一區域疊加后，看不到干涉圖樣原因是干涉圖樣太細小看不清楚.(

)(2)屏上到雙縫旅程差等于半波長整數倍，此處為暗條紋.(

)(3)水面上油膜展現彩色條紋，是油膜表面反射光與入射光疊加結果.(

)(4)觀察薄膜干涉條紋時，應在入射光另一側.(

)[即學即用]××××答案8/362.如圖1所表示，在楊氏雙縫干涉試驗中，激光波長為5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2旅程差為7.95×10－7m.則在這里出現應是_______(填“亮條紋”或“暗條紋”).答案圖1暗條紋9/36重點探究10/36一、雙縫干涉試驗[導學探究]

如圖2為雙縫干涉示意圖，單縫發出單色光投射到相距很近兩條狹縫S1和S2上，狹縫就成了兩個波源，發出光向右傳輸，在后面屏上觀察光干涉情況.(1)兩條狹縫起什么作用？答案光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動情況完全相同光源.(2)在屏上形成光干涉圖樣有什么特點？答案在屏上形成明暗相間、等間距干涉條紋.答案圖211/36[知識深化]1.楊氏雙縫干涉試驗(1)雙縫干涉裝置示意圖試驗裝置如圖3所表示，有光源、單縫、雙縫和光屏.圖312/36(2)單縫作用：取得一個線光源，使光源有唯一頻率和振動情況.也可用激光直接照射雙縫.(3)雙縫作用：將一束光分成兩束頻率相同且振動情況完全一致相干光.2.光產生干涉條件兩束光頻率相同、相位差恒定、振動方向相同.楊氏雙縫干涉試驗是靠“一分為二”方法取得兩個相干光源.3.干涉圖樣(1)單色光干涉圖樣：干涉條紋是等間距明暗相間條紋.(2)白光干涉圖樣：中央條紋是白色，兩側干涉條紋是彩色條紋.13/36解析分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發生干涉，所以屏上不會出現干涉條紋，但仍有光亮.例1在雙縫干涉試驗中，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)，已知紅光與綠光頻率、波長均不相等，這時A.只有紅色和綠色雙縫干涉條紋，其它顏色雙縫干涉條紋消失B.紅色和綠色雙縫干涉條紋消失，其它顏色干涉條紋依然存在C.任何顏色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√答案解析14/36總結提升兩束光發生干涉條件是兩束光頻率相同、相位差恒定、振動情況相同.15/36二、雙縫干涉圖樣中亮、暗條紋判斷如圖4所表示，設屏上一點P到雙縫距離分別為r1和r2，旅程差Δr＝r2－r1.(1)亮條紋條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2旅程差恰好是波長整數倍或半波長偶數倍.即：Δr＝kλ＝圖4k＝0時，PS1＝PS2，此時P點位于屏上O處，為亮條紋，此處條紋叫中央亮條紋或零級亮條紋.k為亮條紋級次.(2)暗條紋條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2旅程差恰好是半波長奇數倍.即：Δr＝k為暗條紋級次，從第1級暗條紋開始向兩側展開.16/36例2如圖5所表示是雙縫干涉試驗裝置，使用波長為600nm橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點上方P1點出現第一條亮條紋(即P1到S1、S2旅程差為一個波長)，現換用波長為400nm紫光源照射單縫，則A.P和P1仍為亮條紋B.P為亮條紋，P1為暗條紋C.P為暗條紋，P1為亮條紋D.P、P1均為暗條紋√答案解析圖517/36解析從單縫S射出光被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點到S1、S2距離相等，即分別由S1、S2射出光到P點旅程差為零，所以中央是亮條紋，不論入射光是什么顏色光，波長多大，P點都是中央亮條紋.而分別由S1、S2射出光到P1點旅程差剛好是橙光一個波長，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙.當換用波長為400nm紫光時，|P1S1－P1S2|＝600nm＝

則兩列光波抵達P1點時振動情況完全相反，即分別由S1、S2射出光抵達P1點時相互減弱，所以，在P1點出現暗條紋.總而言之，選項B正確.18/36總結提升判斷屏上某點為亮條紋還是暗條紋，要看該點到兩個光源(雙縫)旅程差與波長比值，要記住旅程差等于波長整數倍處出現亮條紋，等于半波長奇數倍處出現暗條紋，還要注意這一結論成立條件是：兩個光源為相干光源.19/36針對訓練如圖6所表示，用頻率為f單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏P點出現第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2距離之差|r1－r2|應為√答案解析圖620/36三、薄膜干涉[導學探究]

兒童吹出肥皂泡、熱菜湯表面油花、馬路上積水表面油膜，都會看到彩色條紋，這些彩色條紋是怎樣形成呢？答案

由薄膜干涉造成.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射兩列光疊加，形成干涉條紋.因為白光中各色光波長不一樣，干涉后條紋間距不一樣，薄膜上就會出現彩色條紋.答案21/36[知識深化]薄膜干涉中色散(1)薄膜干涉中相干光取得光照射到薄膜上，在薄膜前、后兩個面反射光是由同一個實際光源分解而成，它們含有相同頻率、恒定相位差.(2)薄膜干涉原理光照在厚度不一樣薄膜上時，前、后兩個面反射光旅程差等于對應位置膜厚度2倍，在一些位置，兩列波疊加后相互加強，于是出現亮條紋；在另一些位置，兩列波疊加后相互減弱，于是出現暗條紋.22/36(3)薄膜干涉是經薄膜前后面反射兩束光疊加結果：出現亮條紋位置，兩束光旅程差Δr＝kλ(k＝0,1,2，3，…)，出現暗條紋位置，兩束光旅程差Δr＝23/36解析因為在光干涉中亮、暗條紋位置取決于兩列光波相遇時經過旅程差，則在薄膜干涉中取決于入射點處薄膜厚度.因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一個上薄下厚楔形膜，厚度相等位置在同一條水平線上，故同一條干涉條紋必定是水平，由此可知只有選項B正確.例3用單色光照射位于豎直平面內肥皂液薄膜，所觀察到干涉條紋為答案解析√24/36總結提升1.因為薄膜干涉是經薄膜前、后表面反射兩束光疊加而形成，所以觀察時眼睛與光源應在膜同一側.2.在光薄膜干涉中，前、后表面反射光旅程差由膜厚度決定，所以薄膜干涉中同一亮條紋或同一暗條紋應出現在厚度相同地方，所以又叫等厚干涉，每一條紋都是水平.3.用單色光照射得到明暗相間條紋，用白光照射得到彩色條紋.25/36A.N上表面A處向上凸起B.N上表面B處向上凸起C.N上表面A處向下凹陷D.N上表面B處向下凹陷例4

(多項選擇)如圖7甲所表示，用單色光照射透明標準板M來檢驗平面N上表面平滑情況，觀察到如圖乙所表示條紋中P和Q情況，這說明答案解析圖7√√26/36解析空氣薄膜厚度從左向右依次增大，又因為同一條亮(暗)條紋上各處空氣薄膜厚度相同，所以可知被檢驗平面發生彎曲P處空氣厚度本應該比同一條紋上其它位置空氣厚度小，而實際上厚度一樣，故A處存在凹陷，同理可知B處存在凸起.27/36總結提升薄膜干涉應用1.檢驗平面平整度原理光線經空氣薄膜上、下兩面反射，得到兩束相干光，假如被檢測平面是光滑，得到干涉條紋是等間距.假如被檢測平面某處凹下，則對應條紋提前出現，假如某處凸起，則對應條紋延后出現.2.增透膜原理在增透膜前、后表面反射兩列光波形成相干波，當旅程差為半波長奇數倍時，兩光波相互減弱，反射光能量幾乎等于零.28/36達標檢測29/361234解析兩燈泡不是相干光源，故選C.1.(雙縫干涉試驗)用兩個紅燈泡照射白墻，在墻上看到是A.明暗相間條紋 B.彩色條紋C.一片紅光 D.晃動條紋√答案解析30/3612342.(亮、暗條紋判斷)在雙縫干涉試驗中，雙縫到光屏上P點距離之差為0.6μm，若分別用頻率為f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz單色光垂直照射雙縫，則P點出現亮、暗條紋情況是A.用單色光f1和f2分別照射時，均出現亮條紋B.用單色光f1和f2分別照射時，均出現暗條紋C.用單色光f1照射時出現亮條紋，用單色光f2照射時出現暗條紋D.用單色光f1照射時出現暗條紋，用單色光f2照射時出現亮條紋√答案解析31/361234因P點到雙縫距離之差Δx＝0.6μm＝λ1，所以用單色光f1照射時P點出現亮條紋.所以用單色光f2照射時P點出現暗條紋，故選項C正確.32/3612343.(薄膜干涉)用如圖8所表示試驗裝置觀察光薄膜干涉現象.圖(a)是點燃酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖(b)是豎立附著一層肥皂液薄膜金屬線圈.將金屬線圈在其所在豎直平面內遲緩旋轉，觀察到現象是A.當金屬線圈旋轉30°時，干涉條紋同方向旋轉30°B.當金屬線圈旋轉45°時，干涉條紋同方向旋轉90°C.當金屬線圈旋轉60°時，干涉條紋同方向旋轉30°D.干涉條紋保持不變√答案解析圖833/361234解析

在重力作用下肥皂液薄膜豎截面是梯形，前后兩面反射光疊加而形成干涉條紋，金屬線圈在其所在平面內遲緩旋轉并不能影響肥皂液薄膜豎截面，故金屬線圈在其所