人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉学案设计

4.3光的干涉

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。

【重点】光的干涉的概念及表达式、光的干涉的条件、光的干涉的应用；

【难点】光的干涉的条件、光的干涉的应用。

【课前自主学习】

一、知识前置

1801年，英国物理学家______________成功地观察到了光的干涉现象。

实验示意图

如图所示

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______。

干涉条纹和光的波长之间的关系

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__________。

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＝________。

薄膜干涉

1．薄膜干涉中的获得

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。

【易错辨析】

(1)托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波。 (　　)

(2)在双缝干涉实验中，中央亮纹的宽度最大。 (　　)

(3)在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的。(　　)

(4)用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光。  (　　)

(5)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。 (　　)

(6)干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果。

二、新知学习

1.想一想：

1.(单选）如图所示，从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为(　　)

A．手电筒射出的光不是单色光

B．干涉图样太细小看不清楚

C．周围环境的光太强

D．这两束光为非相干光源

2．（单选）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

3.（单选）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

4．(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

5.如图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮条纹，已知从S1和S2发出的两束相干光到Q处的路程差是9×10－7 m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗条纹到双缝的路程差为多少？(光速c＝3×108 m/s)

参考答案

1.   【答案】D

【解析】两束光为非相干光源，不满足干涉产生的条件。

2.【答案】A

【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，A对。

3.【答案】B

【解析】通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度有：Δx＝λ，因此可以使缝屏距l变大，双缝间距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误。

4.【答案】AC

【解析】A对，B错：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。

C对，D错：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。

5.【答案】×1015 Hz　1.35×10－6 m

【解析】由于Q是第一条亮条纹   所以QS2－QS1＝λ＝9×10－7 m.

由c＝fλ得：f＝＝ Hz＝×1015 Hz   第二条暗条纹到S1、S2的路程差为：

Δs＝λ＝1.35×10－6 m.