人教版選修34 第十三章 3 光的干涉 課件（30張）.ppt

第十三章 3光的干涉 內(nèi)容索引 知識(shí)探究 題型探究 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 知識(shí)探究 一 楊氏干涉實(shí)驗(yàn) 如圖1為雙縫干涉的示意圖 單縫發(fā)出的單色光投射到相距很近的兩條狹縫s1和s2上 狹縫就成了兩個(gè)波源 發(fā)出的光向右傳播 在后面的屏上觀察光的干涉情況 在屏幕上觀察到什么現(xiàn)象 兩條狹縫起什么作用 圖1 答案屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋 光線照到兩狹縫上 兩狹縫成為振動(dòng)情況完全相同的光源 答案 對(duì)雙縫干涉的認(rèn)識(shí)1 1801年 英國(guó)物理學(xué)家成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 人們開始認(rèn)識(shí)到光具有 2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 1 雙縫干涉的裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示 有光源 單縫 雙縫和光屏 圖2 托馬斯 楊 波動(dòng)性 2 單縫的作用 獲得一個(gè)線光源 使光源有唯一的和振動(dòng)情況 也可用激光直接照射雙縫 3 雙縫的作用 將一束光分成兩束頻率相同且振動(dòng)情況完全一致的相干光 3 光產(chǎn)生干涉的條件 兩束光的相同 相位差恒定 振動(dòng)方向相同 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是靠 一分為二 的方法獲得兩個(gè)相干光源的 4 干涉圖樣 1 若用單色光作光源 干涉條紋是的的條紋 2 若用白光作光源 干涉條紋是條紋 且中央條紋是白色的 5 證明了光是一種 頻率 頻率 等間距 明暗相間 彩色 波 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 雙縫的作用是產(chǎn)生兩束相干光 2 只要兩列光波的頻率相同 在同一區(qū)域疊加時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 3 用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋 4 雙縫干涉現(xiàn)象說(shuō)明光具有波的特性 二 條紋形成條件 1 若屏上某點(diǎn)是兩列光波的波峰與波峰相遇 該點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱 若屏上某點(diǎn)是兩列光波的波峰與波谷相遇 該點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱 答案 答案波峰與波峰相遇 振動(dòng)加強(qiáng) 波峰與波谷相遇 振動(dòng)減弱 2 如圖3所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣 請(qǐng)問(wèn)用不同顏色的光做干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)干涉圖樣有什么不同 如果將屏幕遠(yuǎn)離雙縫移動(dòng) 條紋間距如何變化 改變雙縫間的距離 條紋如何變化 說(shuō)明雙縫干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān) 答案 答案紅光的條紋間距最寬 紫光的條紋間距最窄 屏幕離雙縫越遠(yuǎn) 條紋間距越大 雙縫間距越大 條紋間距越小 與光波波長(zhǎng) 雙縫到屏的距離及兩雙縫間距離有關(guān) 圖3 產(chǎn)生亮 暗條紋的條件及條紋間距1 如圖4所示 設(shè)屏上的一點(diǎn)p到雙縫的距離分別為r1和r2 路程差 r r2 r1 1 若滿足路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍 即 r 其中k 0 1 2 3 則出現(xiàn)亮條紋 2 若滿足路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 即 r 其中k 0 1 2 3 則出現(xiàn)暗條紋 圖4 k 2 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 屏幕上相鄰亮條紋和相鄰暗條紋是等間距的 這個(gè)間距與光的波長(zhǎng) 屏幕到雙縫的距離和雙縫的間距有關(guān) 波長(zhǎng)越長(zhǎng) 屏幕到雙縫的距離越大 雙縫的間距越小 干涉條紋的間距越寬 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 屏上某處到兩縫的間距相等 此處為中央亮條紋 2 屏上某處到兩縫的間距相差半個(gè)波長(zhǎng) 此處為暗條紋 3 中央亮條紋處到兩縫的路程差為零 因此不管光的波長(zhǎng)為多大 此處總為亮條紋 4 當(dāng)雙縫間距一定時(shí) 屏幕上的條紋寬度與光的顏色沒(méi)有關(guān)系 5 白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 因?yàn)椴煌庠诓煌恢眉訌?qiáng) 故出現(xiàn)彩色條紋 題型探究 雙縫干涉圖樣的特點(diǎn) 1 單色光的干涉圖樣 干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋 兩相鄰亮條紋 或暗條紋 間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān) 波長(zhǎng)越大 條紋間距越大 2 白光的干涉圖樣 中央條紋是白色的 兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋 這是因?yàn)?各種色光都能形成明暗相間的條紋 都在中央條紋處形成亮條紋 從而復(fù)合成白色條紋 兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比 條紋不能完全重合 這樣便形成了彩色干涉條紋 一 楊氏干涉實(shí)驗(yàn) 例1一束白光通過(guò)雙縫后在屏上觀察到干涉條紋 除中央白色條紋外 兩側(cè)還有彩色條紋 其原因是a 各色光的波長(zhǎng)不同 因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋間距不同b 各色光的速度不同 造成條紋的間距不同c 各色光的強(qiáng)度不同 造成條紋的間距不同d 各色光通過(guò)雙縫到達(dá)一確定點(diǎn)的距離不同 解析 答案 解析各色光的頻率不同 波長(zhǎng)不同 在屏上得到的干涉條紋的寬度不同 各種顏色的條紋疊加后得到彩色條紋 針對(duì)訓(xùn)練1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 以白光為光源 在屏上觀察到彩色干涉條紋 若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片 只能透過(guò)紅光 另一縫前放一綠色濾光片 只能透過(guò)綠光 已知紅光與綠光頻率 波長(zhǎng)均不相等 這時(shí)a 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋 其他顏色的雙縫干涉條紋消失b 有除紅色 綠色外的其他顏色的雙縫干涉條紋c 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 但屏上仍有光亮d 屏上無(wú)任何光亮 解析 答案 解析兩束光能發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等 利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生干涉的兩束光 在屏上形成干涉條紋 但分別用紅色濾光片和綠色濾光片擋住兩條縫后 紅光和綠光頻率不相等 不能發(fā)生干涉 因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋 但屏上仍會(huì)有光亮 故選c 二 決定條紋間距的條件 分析雙縫干涉中明暗條紋問(wèn)題的步驟 1 由題設(shè)情況依 真 n 介 求得光在真空 或空氣 中的波長(zhǎng) 2 由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是亮條紋還是暗條紋 3 根據(jù)亮條紋的判斷式 r k k 0 1 2 或暗條紋的判斷式 r 2k 1 k 0 1 2 判斷出k的取值 從而判斷條紋明暗情況 例2 多選 關(guān)于雙縫干涉條紋 以下說(shuō)法中正確的是a 用同一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 能觀察到明暗相間的單色條紋b 用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的亮條紋距兩縫的距離之差為該單色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍c 用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的亮條紋距兩縫的距離之差一定為該單色光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍d 用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的暗條紋距兩縫的距離之差一定為該單色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 答案 解析 圖5 解析同一單色光的雙縫干涉條紋為明暗相間的單色條紋 選項(xiàng)a正確 路程差 r k k 0 1 2 3 時(shí) 為亮條紋 選項(xiàng)b正確 c錯(cuò)誤 r k 0 1 2 3 時(shí) 為暗條紋 選項(xiàng)d正確 針對(duì)訓(xùn)練2 2016 嵊州高二檢測(cè) 如圖6所示 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 若單縫s從雙縫s1 s2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng) 則a 不再產(chǎn)生干涉條紋b 仍可產(chǎn)生干涉條紋 其中央亮條紋p的位置不變c 仍可產(chǎn)生干涉條紋 其中央亮條紋p的位置略向上移d 仍可產(chǎn)生干涉條紋 其中央亮條紋p的位置略向下移 圖6 答案 解析 解析本實(shí)驗(yàn)中單縫s的作用是形成頻率一定的線光源 雙縫s1 s2的作用是形成相干光源 稍微移動(dòng)s后 沒(méi)有改變傳到雙縫的光的頻率 s1 s2射出的仍是相干光 由單縫s發(fā)出的光到達(dá)屏上p點(diǎn)下方某點(diǎn)的路程差為零 故中央亮條紋下移 d正確 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 兩個(gè)普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí) 我們觀察不到干涉條紋 這是因?yàn)閍 兩個(gè)燈亮度不同b 燈光的波長(zhǎng)太短c 兩個(gè)光源的頻率不穩(wěn)定 是非相干光源d 周圍環(huán)境的漫反射光太強(qiáng) 1 2 3 4 答案 解析 解析一般情況下 兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光的頻率不穩(wěn)定 振動(dòng)情況也往往不同 是非相干光源 故正確選項(xiàng)為c 2 多選 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 下列說(shuō)法正確的是 n為自然數(shù) 為光波波長(zhǎng) a 在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋b 在距雙縫的路程差為n 的點(diǎn)形成亮條紋c 在距雙縫的路程差為n的點(diǎn)形成亮條紋d 在距雙縫的路程差為 n 的點(diǎn)形成暗條紋 解析 1 2 3 4 答案 解析當(dāng)屏上的點(diǎn)距雙縫的路程差為n 時(shí) 將出現(xiàn)某時(shí)刻波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇 該點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng) 形成亮條紋 當(dāng)屏上的點(diǎn)距雙縫的路程差為 n 時(shí) 該點(diǎn)振動(dòng)減弱 形成暗條紋 故b d正確 1 2 3 4 3 如圖7所示 用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) p處為第二暗條紋 改用頻率較低的單色光重做上述實(shí)驗(yàn) 其他條件不變 時(shí) 則同側(cè)第二暗條紋的位置a 仍在p處b 在p點(diǎn)上方c 在p點(diǎn)下方d 要將屏向雙縫方向移近一些才能看到 答案 1 2 3 4 圖7 解析 解析由 知f變小 變大 若出現(xiàn)第二暗條紋 則p到雙縫的路程差 r