高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉優(yōu)質(zhì)課件 新人教版選修3-4

1、1物 理選修選修3-4 人教版人教版2第十三章光光第三節(jié)第三節(jié) 光的干涉光的干涉3了解楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象、干涉條件了解楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象、干涉條件了解相干光源的概念了解相干光源的概念451 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)6課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí)7 1物理史實(shí) 1801年，英國(guó)物理學(xué)家_成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。 2實(shí)驗(yàn)示意圖 如圖所示楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)托馬斯托馬斯楊楊 8 3實(shí)驗(yàn)過(guò)程 如圖，讓一束平行的_投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距_，兩條狹縫就產(chǎn)生兩個(gè)光源

2、，它們的振動(dòng)情況總是_，兩光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相_。 4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 在屏上得到_的條紋。 5實(shí)驗(yàn)結(jié)論 證明光是一種_。單色光單色光 很近很近 相同的相同的 疊加疊加 明暗相間明暗相間 波波 9 6現(xiàn)象解釋 當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的_時(shí)(即恰好等于波長(zhǎng)的_時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)_；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于_時(shí)，兩列光在這一點(diǎn)_，這里出現(xiàn)暗條紋。偶數(shù)倍偶數(shù)倍 整數(shù)倍整數(shù)倍 亮條紋亮條紋 半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 相互削弱相互削弱 10 1干涉條件 兩列光的_相同、_方向相同、_差恒定。 2相干光源 發(fā)出的光能夠發(fā)生_的兩個(gè)光源。光發(fā)生干涉的條件

3、光發(fā)生干涉的條件頻率頻率 振動(dòng)振動(dòng) 相位相位 干涉干涉 11 判一判 (1)托馬斯楊用光的干涉實(shí)驗(yàn)證明了光是一種波。() (2)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的寬度最大。() (3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋是由光的路程差所決定的() (4)用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光。 () (5)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉() 12 選一選 如圖所示，從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們?cè)谀骋粎^(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因?yàn)?) A手電筒射出的光不是單色光 B干涉圖樣太細(xì)小看不清楚 C周圍環(huán)境的光太強(qiáng) D這兩束光為非相干光源 解析：兩束光為非

4、相干光源，不滿足干涉產(chǎn)生的條件。D 13 想一想 有同學(xué)認(rèn)為兩列相干光疊加時(shí)，只有波峰、波峰相遇或波谷、波谷相遇才出現(xiàn)明條紋；只有波峰、波谷相遇才出現(xiàn)暗條紋。請(qǐng)問，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？ 答案：不對(duì)。只要相遇處兩列光振動(dòng)方向始終相同，就出現(xiàn)亮條紋；只要相遇處兩列光振動(dòng)方向始終相反，就出現(xiàn)暗條紋。14課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究15 很多攝影愛好者在掃描貼在玻璃板表面的底片時(shí)常會(huì)在掃描后的圖象上看到一圈圈明暗相間的光環(huán)，如圖所示。這就是光的現(xiàn)象牛頓環(huán)。你知道牛頓環(huán)是怎樣形成的嗎？ 提示：是由光的干涉現(xiàn)象形成的。探究一對(duì)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解探究一對(duì)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解16 1雙縫干涉的裝置示意圖 實(shí)

5、驗(yàn)裝置如圖所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。 2單縫屏的作用 獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況。17 3雙縫屏的作用 平行光照射到單縫S上，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光。 4屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件 頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致，即振動(dòng)方向總是相同；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反。具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為：1819如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若用15107m的光照射，屏上O點(diǎn)是中央亮條紋，屏上A點(diǎn)為第二級(jí)亮條紋所在處。若換用24107m的光照射時(shí)，屏上O點(diǎn)處是什么情況，屏上A點(diǎn)處

6、又是什么情況？解題指導(dǎo)：解題指導(dǎo)：本題主要考查雙縫干涉原理，路程差與波長(zhǎng)的本題主要考查雙縫干涉原理，路程差與波長(zhǎng)的數(shù)量關(guān)系。當(dāng)路程差數(shù)量關(guān)系。當(dāng)路程差d滿足光波波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為亮條滿足光波波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為亮條紋，當(dāng)路程差紋，當(dāng)路程差d為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為暗條紋。為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為暗條紋。20解析：解析：從雙縫到屏上從雙縫到屏上 O 點(diǎn)的距離之差，無(wú)論用何種頻率的光入射，路程點(diǎn)的距離之差，無(wú)論用何種頻率的光入射，路程差差總是零。所以總是零。所以 O 點(diǎn)仍然是亮條紋。點(diǎn)仍然是亮條紋。 從雙縫到屏上從雙縫到屏上 A 點(diǎn)的路程差點(diǎn)的路程差 dS2AS1A，用，用 1光入射時(shí)為

7、第二亮條紋，光入射時(shí)為第二亮條紋，即即 d21 代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù) d10107m，這個(gè)路程差，這個(gè)路程差 10107m 對(duì)于對(duì)于 2的光波來(lái)說(shuō)的光波來(lái)說(shuō)10107m4107m2.5 2122 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示的器材，觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當(dāng)他用一束陽(yáng)光照射到A上時(shí)，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能是() A單縫S太窄 B單縫S太寬 CS到S1和S2距離不等 D太陽(yáng)光不能作光源B 23 解析：本實(shí)驗(yàn)中，單縫S應(yīng)非常窄，才可看做“理想線光源”，也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上

8、出現(xiàn)一窄亮斑，說(shuō)明單縫S太寬。故B正確，A錯(cuò)誤；S到S1和S2距離不等時(shí)，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮紋，C錯(cuò)誤；太陽(yáng)光可以作光源，屏上將出現(xiàn)彩色條紋，D錯(cuò)誤。24 如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣，請(qǐng)問： (1)單色光干涉時(shí)相鄰兩亮條紋的間距和相鄰兩暗條紋的間距相等嗎？ (2)用不同顏色的光做干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)干涉圖樣完全一樣嗎？ 提示：(1)相等(2)不一樣探究二雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)探究二雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)25 1單色光的干涉圖樣 若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等。中央為亮條紋，兩相鄰亮紋(或暗紋)間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大。26 2白光的干涉圖

9、樣 若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的。這是因?yàn)?(1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋。 (2)兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，即紅光的亮紋間寬度最大。紫光亮紋間寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。27 特別提醒：用白光做干涉實(shí)驗(yàn)，從紅光到紫光其波長(zhǎng)由大到小，它們的干涉條紋間距也是從大到小，屏中央各色光都得到加強(qiáng)，混合成白色，但兩側(cè)因條紋間距不同而分開成彩色，而且同一級(jí)條紋內(nèi)紫外紅。28如圖(甲)所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，(乙)圖為用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，

10、在屏上觀察到的條紋情況，a為中央條紋，(丙)圖為換用另一顏色的單色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況，a為中央亮條紋，則以下說(shuō)法正確的是 ()A 29 A(丙)圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng) B(丙)圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng) C(丙)圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較短 D(丙)圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較短 解題指導(dǎo)：求解該類題目需思考以下兩個(gè)問題： (1)乙、丙兩圖中，哪個(gè)條紋間距較大？ (2)雙縫干涉圖樣中條紋間距與單色光的波長(zhǎng)有什么關(guān)系？ 解析： 根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越

11、大，由題意可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此B、C、D錯(cuò)，A對(duì)。30 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(多選)在光的雙縫干涉現(xiàn)象中，下列描述正確的是( ) A用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光 B用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較短的光 C單色光雙縫干涉條紋中，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的 D在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由波長(zhǎng)長(zhǎng)的光換成波長(zhǎng)短的光，相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變窄 解析：條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。相鄰兩亮條紋間距將變窄，D項(xiàng)正確。AD 31素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升32 易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)光的干涉條件認(rèn)識(shí)不清教室內(nèi)兩盞相同的普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，我們觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)?) A兩盞燈亮度不同B燈光的波長(zhǎng)太短 C兩燈光的振動(dòng)頻率不同D電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定 易錯(cuò)分析：生活中任何兩個(gè)獨(dú)立