鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉备课课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉备课课件ppt，共59页。PPT课件主要包含了光的干涉及其产生条件，光的双缝干涉公式，薄膜干涉及其应用，课时对点练等内容，欢迎下载使用。
1.通过观察演示实验，知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件(重点)。2.通过对干涉现象的分析，理解产生明暗条纹的条件，知道影响条纹间距的因素(重难点)。3.通过实例分析，知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象(难点)。
一、光的干涉及其产生条件
肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？
答案　光照射到肥皂膜或油膜上发生了干涉现象，形成了彩色条纹或图样。
1.光的双缝干涉现象(1)实验装置：如图所示
(2)实验过程及现象如图所示，将一束激光照射到缝S1和缝S2上，缝S1和缝S2将这束激光分成两列光波，这两列光波 、 都相同，这两列光波在双缝后相遇，出现振动加强和减弱相间的区域，在屏上就出现________的干涉条纹。
(3)实验结论两束光相遇时，如果满足一定的条件，会产生干涉现象。光的干涉现象证明了光是一种 。(4)物理史实光的干涉实验最早是物理学家 在1801年成功完成的。
2.光的干涉(1)产生稳定干涉的条件：两列光波的 相同、 相同且 恒定。(2)相干光源：能发生干涉的两束光称为相干光，两个光源称为_______ 。
(3)光的干涉图样如图所示，为由杨氏双缝干涉实验得到的图样，由干涉图样可知：① 的地方出现亮条纹， 的地方出现暗条纹。②亮条纹和暗条纹相互间隔，间距相等。③亮条纹的位置和暗条纹的位置是不随时间而改变的。
(1)发生干涉的两束光的振幅一定相同。 (　　)(2)光的干涉现象说明光是一种波。(　　)
　(2023·天津市河西区高二月考)从两支手电筒射出的光照到同一点上时，看不到干涉条纹，因为A.手电筒发出的光不是单色光B.干涉图样太小，看不清楚C.周围环境的漫反射光太强D.两个光源不是相干光源
要产生稳定的干涉两列波的频率必须相同、振动方向相同且相位差恒定，而手电筒中的两只小灯泡发出的光，频率不稳定，不满足产生稳定干涉的条件，即两光源不是相干光源，因此看不到干涉条纹，故选D。
1.亮、暗条纹的产生条件
(1)振动情况相同的两列光波到达某点的路程差Δr为波长的 倍，即Δr＝ 时，出现亮条纹。(2)振动情况相同的两列光波到达某点的路程差Δr为半个波长的 倍，即Δr＝______________________时，出现暗条纹。2.双缝干涉的条纹间距在双缝干涉图样中，相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距：Δy＝_____。式中，λ为光波的 ，d为 ，l为 。
±nλ(n＝0,1,2,3…)
白光的干涉图样有什么特点？为什么？
答案　白光的干涉条纹的中央是白色的，两侧是彩色的。这是因为各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。
(1)两列相干光叠加时，只有波峰、波峰相遇或波谷、波谷相遇时才出现亮条纹。 (　　)(2)光波的波长λ越大，相邻两条纹间的距离越小。(　　)(3)在干涉条纹中，相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离是相等的。(　　)
　(多选)如图所示的双缝干涉实验，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.减小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.将整个装置放在水中
　(2023·临沂市期末)在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波波长的1.5倍，P0为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波波长的2.5倍。则P0处和P1处将分别呈现A.亮条纹、暗条纹 B.亮条纹、亮条纹C.暗条纹、亮条纹 D.暗条纹、暗条纹
光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波波长的1.5倍，S1、S2到P0处的光程一样，则光源S到P0处的光程差就等于光波波长的1.5倍，所以是暗条纹；光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波波长的2.5倍，则光源S到P1处的光程差等于光波波长，所以为亮条纹，故选C。
1.薄膜干涉中相干光的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前、后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差。2.薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，前、后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2倍，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，叠加后相互削弱，于是出现 条纹。用不同波长的单色光做实验：条纹的间距是 的。如果用白光照射肥皂液膜，液膜上层出现 。
(1)检查平面若是平的，空气薄膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹 ；若被检查表面某些地方不平，那里的空气薄膜产生的干涉条纹将发生 ，如图所示。
如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上就会观察到干涉图样。(1)观察者应该位于P的左侧还是右侧？
答案　观察者应该位于P的右侧进行观察。因为光从肥皂膜的右侧射入，经肥皂膜左右两个表面反射的光在P的右侧相遇，形成干涉条纹。
(2)观察者观察到的干涉条纹是竖直的还是水平的？
答案　干涉条纹是水平的。因为竖直放置的肥皂液膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，形成水平方向的明暗相间的条纹。
　 (2023·濮阳市高二期末)如图所示的薄膜，用黄色光从左侧照射该薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列说法正确的是A.观察者应该从薄膜右侧观察干涉图样B.若换用紫光照射，则条纹间距将变大C.干涉条纹的分布上疏下密D.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差变大
薄膜干涉是薄膜两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，即应该从薄膜左侧观察干涉图样，故A错误；
由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚得越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，故C正确；任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半个波长，保持不变，故D错误。
　如图所示，甲为用干涉法检查平面平整程度的装置。乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是______(选填“凹下”或“凸起”)；若仅增大单色光的频率，干涉条纹将________(选填“变密”或“变疏”)；若仅减小薄片的厚度，干涉条纹将________(选填“变密”或“变疏”)。
薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，被检查平面左边处的空气膜与其右面的空气膜厚度相同，知该处凹下；增大光的频率，则波长变短，分析可知，干涉条纹将变密，若仅减小薄片的厚度，干涉条纹将变疏。
考点一　光的干涉及其产生条件1.以下光源可作为相干光源的是A.两个相同亮度的烛焰B.两个相同规格的灯泡C.双丝灯泡D.出自一个点光源的两束光
从不同光源发出的光频率不一定相同，相位差也不恒定，所以不能作为相干光源，故A、B、C错误；相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，出自一个点光源的两束光符合条件，故D正确。
2.(多选)已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉 条纹D.用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹
用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误，D正确；用红光作为光源，屏上将呈现相间的红色条纹与暗条纹(即黑条纹)，B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。
考点二　光的双缝干涉公式3.在如图所示的双缝干涉实验中，用波长λ＝600 nm的橙色光照射，在光屏中心点P0呈现亮条纹。若点P0上方的点P到S1、S2的路程差恰为λ，现改用波长为400 nm的紫光照射，则A.P0和P都呈现亮条纹B.P0为亮条纹，P为暗条纹C.P0为暗条纹，P为亮条纹D.P0和P都呈现暗条纹
4.如图所示，用频率为f的单色光(相干光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为
5.(2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的
考点三　薄膜干涉及其应用6.(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的内疏外密的同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是A.干涉现象是凸透镜下表面反射光和玻璃上表 面反射光叠加形成的B.干涉现象是凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉现象是凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故A正确，B错误；
干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面，使得空气膜的厚度不均匀变化，导致间距不均匀增大，从而观察到题图乙所示的内疏外密的同心圆环状条纹，故C正确，D错误。
7.(2023·哈尔滨市高二期末)户外滑雪要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛，不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率为n＝2.5，所要消除的紫外线的频率为f＝8.0×1014 Hz，这种“增反膜”的最小厚度为×10－7 m B.7.5×10－8 ×10－7 m D.1.5×10－7 m
8.(多选)(2023·青岛市高二期中)如图所示是用单色光做杨氏双缝干涉实验时，得到的同比例的干涉条纹照片。下列说法正确的是
A.如果是不同色光照射同一双缝，且双缝到 屏距离相等，则2光波长更长B.如果是相同色光照射不同双缝，且双缝到屏距离相等，则1光照射的双缝间 距更大C.如果是相同色光照射同一双缝，则1光照射的双缝到屏距离更大D.如果是不同色光照射同一双缝，且双缝到屏距离相等，则1光和2光波长比 约为2∶1
如果是相同色光照射不同双缝，且双缝到屏距离相等，则1光照射的双缝间距更小，故B错误；如果是相同色光照射同一双缝，则1光照射的双缝到屏距离更大，故C正确；由图可知1光的条纹间距约为3.80 cm,2光的条纹间距约为1.90 cm，则1光和2光波长比约为2∶1，故D正确。
9.(多选)如图所示，水平放置的单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直光屏上，一部分通过水平放置的平面镜反射后射到光屏上，这两列光相遇时会发生干涉，形成水平的明暗相间的条纹。则A.将光屏向右平移，相邻亮条纹间距减小B.将光屏向右平移，相邻亮条纹间距增大C.将线光源S向下平移，相邻暗条纹间距减小D.将线光源S向下平移，相邻暗条纹间距增大
10.(多选)一顶角极大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，其截面如图甲。单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是A.条纹是以顶点为圆心的同心圆，且中间疏、 边缘密B.看到的条纹越多，说明圆锥形玻璃体与标 准板间的空气膜越厚C.换用频率更大的光照射，条纹间距变大D.若出现乙图所示条纹，则说明玻璃体侧面上有凸起
产生干涉的两束光是来自玻璃体的下表面和标准板上表面的反射光，即空气膜的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉，依据光程差是光的半个波长的偶数倍即为亮条纹，而其是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因圆锥形玻璃体压在标准板上，以顶点为圆心的各点空气薄膜间距相等且随半径的方向均匀变化，因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，故A错误；看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距越小，说明空气膜的厚度越厚，故B正确；
换用频率更大的光照射，波长变短，则条纹间距变小，选项C错误；空气薄层干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相同，若出现乙图所示条纹，说明该处光的路程差与内侧的路程差相等，即该处出现凸起，选项D正确。
11.(2023·山东卷)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增加的高度大于C增加的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气层向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A。
12.(多选)(2023·宜春市高一期末)煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他设计了一种利用光的干涉监测矿井内瓦斯的仪器，其原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A和B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，让红光射入狭缝，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。对于这个仪器的工作过程，下列说法中正确的是
A.如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体一定 不含瓦斯B.如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体一定含 有瓦斯C.如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体含有瓦斯且含量不稳定D.撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器也能正常工作
如果屏的正中央是暗纹，则n≠1，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，含有瓦斯，故B正确；
如果屏上干涉条纹不停地移动，n变，说明B中的气体瓦斯含量不稳定，故C正确；狭缝是为了获得相干线光源，撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器不能正常工作，故D错误。
13.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？(规定中间亮条纹为第零条，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s)
如图所示，双缝S1、S2到光屏上P点的路程之差Δr等于单色光波长的整数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现亮条纹；当Δr等于单色光半波长的奇数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相抵消，出现暗条纹。频率为f1的单色光的波长
频率为f2的单色光的波长