鲁科版高中物理选择性必修第一册第5章光的干涉衍射和偏振素养培优课4干涉图样的特点和衍射的分辨本领学案

干涉图样的特点和衍射的分辨本领

[培优目标]1．掌握干涉图样的特点和产生的原理，并会分析解决相关问题．2．理解衍射对分辨本领的影响、衍射光栅的应用．

考点1　干涉图样的特点和产生的原理

1．从屏上判断亮暗条纹的条件

(1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值．

(2)路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹．

2．从时间的关系上，屏上某处出现亮暗条纹的条件：

(1)亮条纹：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)

(2)暗条纹：Δt＝(2n＋1)·(n＝0,1,2,3，…)

式中Δt表示两列光波到同一点的时间差，T＝为光波的周期．

【典例1】　如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则(　　)

A．P和P1仍为亮条纹

B．P为亮条纹，P1为暗条纹

C．P为暗条纹，P1为亮条纹

D．P、P1均为暗条纹

B　[从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此中央是亮条纹，无论入射光是什么颜色的光、波长多大，P点都是中央亮条纹．而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙色光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙．当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹．综上所述，选项B正确．]

[跟进训练]

1．(2018·北京高考)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后(　　)

A．干涉条纹消失

B．彩色条纹中的红色条纹消失

C．中央条纹变成暗条纹

D．中央条纹变成红色

D　[当用白光做干涉实验时， 频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故D正确，A、B、C错误．]

考点2　衍射对分辨本领的影响及衍射光

栅的应用

1．分辨本领和放大率

(1)光学仪器的透镜就相当于小圆孔，透镜直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低．

(2)光学仪器不能通过增大仪器的放大率来提高它的分辨本领．增大放大率，虽然放大了像点之间的距离，但每个像的衍射斑也被放大了．原来不能分辨的物体，放的再大，仍然不能被我们的眼睛或照相底片所分辨．

2．光栅

(1)光通过光栅后，在接收屏上得到的光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果．

(2)多缝干涉使得光栅衍射的亮条纹的亮度比单缝衍射时的更窄、亮度更亮．

(3)复色光经光栅衍射后会彼此分开，被分解形成彩色条纹．光栅作为分光器件，常被用于单色仪和光谱仪中．

【典例2】　(多选)关于光栅及其衍射图样，下列说法正确的是(　　)

A．衍射光栅分为透射光栅和反射光栅

B．衍射光栅常被作为分光器件使用

C．衍射光栅形成的衍射图样比单缝衍射形成的图样更清晰

D．衍射光栅形成的衍射图样与光的干涉无关

ABC　[衍射光栅分为透射光栅和反射光栅，选项A正确；白光通过光栅后能被分解并形成彩色条纹，因此衍射光栅常被作为分光器件使用，选项B正确；衍射光栅形成的衍射图样比单缝衍射形成的图样更窄、更亮、更清晰，选项C正确；光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的共同结果，选项D错误．]

[跟进训练]

2．关于光的分辨本领，下列说法正确的是(　　)

A．显微镜的透镜直径越小，分辨本领越强

B．显微镜的透镜直径越大，分辨本领越强

C．显微镜的放大倍率越小，分辨本领越强

D．显微镜的放大倍率越大，分辨本领越强

B　[显微镜的透镜直径越大，分辨本领越强，显微镜的分辨本领与它的放大率无关，选项B正确．]