高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第四节 光的干涉评课课件ppt

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必备知识·自主预习储备
知识点一　光的双缝干涉现象1．将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了________的条纹．2．光的干涉实验最早是英国物理学家__________在1801年成功完成的，杨氏实验直接证明了光的____特性．
2．干涉条纹间距公式(1)屏上相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝___，式中L为观察屏到双缝挡板的距离，d为________的距离，λ为光的波长．(2)用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距____，红光条纹间距____，黄光条纹间距比____小，用蓝光时更小．光的波长越长，干涉条纹的间距____．
知识点三　薄膜干涉1．定义薄膜干涉是光通过薄膜时产生的干涉．薄膜可以是透明____、____或由两块玻璃所夹的____薄层．2．薄膜干涉是液膜前后两个面____的光相遇后形成的．3．不同位置液膜前后两个面的反射光的______不同，某些位置两列反射光叠加后相互____，出现亮条纹；另一些位置，两列反射光叠加后相互____，出现暗条纹．
4．应用举例(1)在相机的镜头上通过镀上增透膜产生干涉，增加____，减少____．(2)航天员的头盔和面罩表面都镀有一层增反膜，以削弱红外线对人体的____．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)．(1)如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，这两列波互相加强，在那里就出现亮条纹．(　　)(2)在干涉条纹中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的．(　　)(3)薄膜干涉是通过两个表面折射的光线产生的．(　　)(4)增透膜的厚度应等于光在空气中的波长的二分之一．(　　)
2．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
D　[本题虽然强调两只相同的手电筒，但它们发出的光仍然频率不同．不满足干涉产生的条件，看不到干涉图样，所以D正确，A、B、C错误．]
关键能力·情境探究达成
考点2　薄膜干涉及应用
如图所示是杨氏双缝干涉实验的示意图，请问在该实验中单缝屏和双缝屏分别所起的作用是什么？提示：单缝屏是为了获得具有唯一频率和振动情况的线光源；双缝屏是为了获得两束频率相同、振动情况完全一致的相干光．
◆考点1　杨氏双缝干涉1．双缝干涉的示意图
3．干涉图样的特点(1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等．
(2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的．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．
【典例1】　如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10-7 m的橙色光做实验时，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都是亮条纹B．P是亮条纹，P1是暗条纹C．P是暗条纹，P1是亮条纹D．P和P1都是暗条纹
[思路点拨]　(1)光的路程差为半波长的偶数倍时出现亮条纹．(2)光的路程差为半波长的奇数倍时出现暗条纹．
[跟进训练]1．(多选)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差d＝0.6 μm.若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和频率为f2＝7.5×1014 Hz 的单色光垂直照射双缝，则P点出现条纹的情况是(　　)A．用频率为f1的单色光照射时，P点出现暗条纹B．用频率为f1的单色光照射时，P点出现明条纹C．用频率为f2的单色光照射时，P点出现暗条纹D．用频率为f2的单色光照射时，P点出现明条纹
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的，得到的干涉图样必是等间距的．如果被测表面某处凹下，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．(注意：“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)
(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．
【典例2】　(多选)光的干涉现象在技术中有重要应用．例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度．如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层．用单色光从上面照射，在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹．如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲)，下列说法正确的是(　　)
A．这是空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉B．空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同C．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹D．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸
ABC　[在标准样板平面和被测平面间形成了很薄的空气薄膜，用单色光从标准平面上面照射，从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光波频率相等，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A正确；在空气层厚度d相等的地方，两列波的波程差均为2d保持不变，叠加时相互加强和削弱的情况是相同的，属于同一条纹，故薄膜干涉也叫等厚干涉，B正确；薄膜干涉条纹，又叫等厚条纹，厚度相同的地方，应该出现在同一级条纹上．题图乙中条纹向左弯曲，说明后面较厚的空气膜厚度d，在左面提前出现，故左方存在凹陷现象，C正确，D错误．故本题选ABC.]
被测平面凹下或凸起的形象判断法被测平面凹下或凸起的形象判断法——矮人行走法．即把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹．让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走，始终保持脚踏被测板，头顶样板，在行走过程中：(1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下．(2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为一凸起．因此，条纹向薄膜尖端弯曲时，说明下凹，反之，上凸．
[跟进训练]◆训练角度1　肥皂膜干涉2．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　)A ．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变
D　[竖直肥皂液薄膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属丝圈的缓慢转动，改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确．]
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)在双缝干涉实验中，下列说法正确的是(　　)A．相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的B．把入射光由红光换成紫光，相邻两明条纹间距变宽C．只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光才能发生明显的干涉现象D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
AC　[在干涉中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A正确；入射光波长越大，条纹间距越大，入射光由红光换成紫光，波长变短，相邻两明条纹间距变窄，B错误；只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光才能发生干涉现象，C正确，D错误．]
2 ．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光为普通光加滤光片产生的，检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的(　　)A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面
C　[本题关键是找到使光线发生干涉的薄膜，本题中a是样本，b是被检查的平面，而形成干涉的两束反射光是a、b间的空气薄层上下表面反射的，所以选C.]
3．(多选)a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示．则下述正确的是(　　)A．a光的频率较大　　B．b光的频率较大C．a光的波长较大 D．b光的波长较大
4．利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜．图甲中，让单色光从上方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏B．图甲中将样板微微平行上移，条纹疏密不变C．在图甲中如果看到的条纹如图乙所示，说明被检平面在此处是凸起D．图丙中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故
B　[当将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，相邻亮条纹或暗条纹中心间距变小，所以干涉条纹会变密，故A错误；将样板平行上移，导致原来满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向着劈尖移动，但条纹疏密不变，故B正确；从弯曲的条纹可知，此处检查平面左边处的空气膜厚度与右面的空气膜厚度相同，知此处凹陷，故C错误；照相机、望远镜的镜头表面镀了一层透光的膜，可以增大某种光的透射强度，这种膜称为增透膜，这是利用了光的干涉现象，同时镀膜镜头看起来是有颜色的是因该种颜色的光没有增透造成的，故D错误．]