人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉教学ppt课件PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，双缝干涉实验，托马斯·杨，单色光，相同的，明暗相间，偶数倍，奇数倍，薄膜干涉等内容，欢迎下载使用。
1．了解光的干涉现象，了解光的干涉产生的条件。2．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点。3．了解薄膜干涉及其成因。4．知道光的干涉在生产、生活中的应用。
1.物理史实1801年，英国物理学家__________________成功地观察到了光的干涉现象。
2．实验示意图如图所示
3．实验过程如图，让一束平行的____________投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距_________，两条狭缝就产生两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是____________，两波源发出的光在挡板后面的空间互相_________，发生干涉现象。4．实验现象在屏上得到_______________的条纹。5．实验结论证明光是一种______。
『判一判』(1)直接用强光照射双缝，发生干涉。( )(2)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。( )(3)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。( )
1.亮条纹的条件屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的____________。2．暗条纹的条件屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半个波长的__________。3．干涉图样中条纹间距的计算在双缝间的距离d和双缝到光屏间的距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δx(相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的 距离)跟光的波长λ成_________，即Δx＝________。
干涉条纹和光的波长之间的关系
『判一判』(4)两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干涉现象。( )(5)频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定。( )
『选一选』(多选)用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是( )A．a光的频率比b光的大B．在水中a比b的光速大C．水对a光的折射率比b光的大D．b光的波长比a光的短
解析：从题图可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长短，频率大，选项A正确，D错误；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误。
1.薄膜干涉中相干光的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面_________的光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的_________、恒定的相位差及振动方向。2．薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的____________不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现______条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现______条纹。
『想一想』很多摄影爱好者在扫描贴在玻璃板表面的底片时常会在扫描后的图像上看到一圈圈明暗相间的光环，如图所示。这就是光的现象——牛顿环。你知道牛顿环是怎样形成的吗？解析：是由光的干涉形成的。
对光的双缝干涉实验的理解
要点提炼1.双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。
2．单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。3．双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。
4．屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两束光在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反。具体产生亮、暗条纹的条件为：①亮条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。
k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的中心O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮纹。②暗条纹的条件：屏上某点到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。
典例剖析1.某同学用如图所示的器材观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏。当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹。他移走B后，C上出现一亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能是( )A．单缝S太窄B．单缝S太宽C．S到S1和S2距离不等D．太阳光不能作光源
解析：实验中，单缝S应非常窄，才可看作“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，移走B屏后，在C上出现一亮斑，说明单缝S太宽，B正确，A错误；S到S1和S2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光可以作光源，屏上将出现彩色条纹，D错误。
如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第3条暗条纹。已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1应为( )
2．单色光的干涉图样若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等。中央为亮条纹，两相邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。
3．白光的干涉图样若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。这是因为(1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮纹间宽度最大。紫光亮纹间宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹，而且同一级条纹内紫外红。
典例剖析2.双缝干涉实验装置如图所示，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )A．增大S1与S2的间距B．减小双缝到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光
(2023·河北省石家庄二中高二下学期期中)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是( )A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源
要点提炼1.薄膜干涉的成因如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。
2．薄膜干涉及其应用(1)薄膜干涉的形成：入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。(2)用干涉法检查平面平整度：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑平直的，得到的干涉图样必是等间距的。如果被检测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示。(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上)
典例剖析3.(多选)如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是( )A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹C．彩色条纹水平排列D．彩色条纹竖直排列解析：一束白光射到肥皂薄膜上，经前、后两个面反射回来的光相互叠加，产生干涉现象，所以从左侧向右看可看到彩色条纹；因为薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故选BC。
(多选)把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入(如图)，这时可以看到亮暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是( )A．将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏B．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D．将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动
解析：从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现干涉条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的。当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；若将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，相邻亮条纹间距变大，所以干涉条纹会变疏，A正确，B错误；将上玻璃板平行上移，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此条纹向着劈尖移动，C正确，D错误。
增透膜1．为了减少光学装置中的反射光的损失，可在元件表面涂一层透明薄膜，一般是氟化镁。2．如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，相互叠加，当路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光产生相消干涉，反射光的能量几乎等于零。
3．由于白光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中一定波长的光相消。4．因为人眼对绿光最敏感，一般选择对绿光起增透作用的膜，所以在反射光中绿光强度几乎为零，而其他波长的光并没有完全抵消，所以增透膜呈现淡紫色。
(多选)在照相机镜头上涂有增透膜，下列关于增透膜的说法正确的是( )
对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光强分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。
一、双缝干涉实验1．(2023·郑州高二期中)用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则( )A．干涉条纹的宽度将发生改变B．产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹C．干涉条纹的亮度将发生改变D．不产生干涉条纹解析：相干光必须同时满足三个条件，即频率相同、振动方向相同、相位差恒定，而此时这种情况下，红光与蓝光的频率不同，则不产生干涉条纹。
2．如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7 m的橙光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是( )A．P和P1点处都是亮条纹B．P点处是亮条纹，P1点处是暗条纹C．P点处是暗条纹，P1点处是亮条纹D．P和P1点处都是暗条纹
二、干涉条纹和光的波长之间关系3．(2023·北京师大附中高二下学期期中)如图(甲)所示为双缝干涉实验的装置示意图，(乙)图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央条纹，(丙)图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是( )
A．(丙)图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B．(丙)图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C．(丙)图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．(丙)图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短解析： 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错误，A正确。
4．(2023·江西省新余一中高二下学期月考)如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置( )A．仍在P处B．在P点上方C．在P点下方D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到
三、薄膜干涉5．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C．厚度均匀的薄膜不会发生干涉现象D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在肥皂液膜的同一侧