高中物理 第4章 光的波動性 4.1 光的干涉同步備課課件 滬科版選修3-4

1、1第4章4.1光的干涉2學習目標1.知道什么是相干光源以及光產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件.2.觀察光的干涉現(xiàn)象，認識雙縫干涉條紋的特點及其明暗條紋的位置特點.3.觀察薄膜干涉現(xiàn)象，知道薄膜干涉條紋的特點，并能用它解釋生活中的相關現(xiàn)象.3內(nèi)容索引自主預習梳理 重點知識探究 當堂達標檢測4自主預習梳理5(3)干涉條件：兩列光的 相同，振動方向一致，且相位差恒定.(4)能發(fā)生干涉的兩束光稱為相干光.(5)意義：光的干涉現(xiàn)象充分表明光是一種 .1.楊氏雙縫干涉實驗(1)史實：1801年，英國物理學 做了著名的光的 實驗，成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象.(2)雙縫干涉圖樣：如圖1所示，用單色光去照射雙縫，屏幕上就會出

2、現(xiàn)_的 的條紋.托馬斯楊雙縫干涉明暗相間等距離頻率圖1波62.明暗條紋位置的判斷方法當兩個光源與屏上某點的距離差等于半波長的 倍(即恰好等于波長的 倍時)，兩列光在這點相互加強，這里出現(xiàn) ；當兩個光源與屏上某點的距離差等于半波長的 倍時，兩列光在這點 ，這里出現(xiàn)暗條紋.偶數(shù)整數(shù)亮條紋奇數(shù)相互削弱7光照在厚度不同的薄膜上時，在薄膜的不同位置，前后兩個面的 光的 差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現(xiàn) ；在另一些位置，兩列波疊加后相互削弱，于是出現(xiàn) .3.奇妙的薄膜干涉(1)觀察薄膜干涉：如圖2所示，把這層液膜當作一個平面鏡，用它觀察燈焰的像時會發(fā)現(xiàn)水平方向的 的條紋.(2)相干光源：液

3、膜 表面反射的兩列光波.(3)薄膜干涉的成因明暗相間反射前后兩光程圖2亮條紋暗條紋8重點知識探究9一、楊氏雙縫干涉實驗導學探究導學探究麥克斯韋預言光是一種電磁波.光若是一種波，它就應該有衍射、干涉現(xiàn)象，托馬斯楊通過雙縫實驗觀察到了光的干涉現(xiàn)象，從而證明了光具有波動性.波發(fā)生干涉的必要條件是什么？托馬斯楊如何得到兩個相干光源的？答案答案答案波發(fā)生干涉的必要條件是兩列波頻率相同.托馬斯楊通過兩個狹縫獲得了兩個相干光源.10知識深化知識深化1.楊氏雙縫干涉實驗示意圖，如圖3所示.2.單縫的作用：獲得線光源.3.雙縫的作用：獲得兩個相干光源.4.實驗現(xiàn)象：在屏上出現(xiàn)一系列明暗相間的條紋.5.實驗結論：

4、光具有波動性.圖311例例1 在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到了彩色干涉條紋.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時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.屏上無任何光亮解析答案12解析解析兩列光波發(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，但分別用紅濾光片和綠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

5、出現(xiàn)干涉條紋，故選C.13二、光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件導學探究導學探究機械波發(fā)生干涉現(xiàn)象時，形成的圖樣有什么特點？光發(fā)生干涉現(xiàn)象時為什么會出現(xiàn)明暗相間的條紋？答案答案答案機械波的干涉圖樣的特點是：振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)相互間隔，其分布不變.光發(fā)生干涉現(xiàn)象時，振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)也會交替分布.反映在屏上，振動加強區(qū)，光能量較強亮；振動減弱區(qū)，光能量較弱暗，即得到明暗相間的干涉條紋.14知識深化知識深化屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件1.出現(xiàn)亮條紋的條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍.即：|PS1PS2|k2k (k0,1,2,3

6、，)2.出現(xiàn)暗條紋的條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍.即：|PS1PS2|(2k1) (k1,2,3，)15例例2 在圖4楊氏雙縫干涉實驗中，已知SS1SS2，且S1、S2到光屏上P點的路程差d1.5106 m.當S為0.6 m的單色光源時，在P點處將形成_條紋；若將整個裝置放入某種介質(zhì)中，光源不變，介質(zhì)的折射率為1.2，則在P點處將形成_條紋.暗亮圖4解析答案16解析解析若兩相干光源的振動同相，則在離兩相干光源路程之差為光的波長的整數(shù)倍處會出現(xiàn)亮條紋，路程之差為光的半波長的奇數(shù)倍處會出現(xiàn)暗條紋，若兩相干光源的振動反相，則出現(xiàn)亮、暗條紋的情況剛好相反.由于SS1S

7、S2，所以S1、S2處的光振動同相.當0.6 m時， 2.5，則P點處兩光振動反相，形成暗條紋；根據(jù)折射定律，當光進入介質(zhì)時波長 0.5 m，根據(jù) 3，則P點處兩光振動同相，形成亮條紋.17三、奇妙的薄膜干涉導學探究導學探究如圖5所示，在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光.把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，放在酒精燈旁，膜上就會出現(xiàn)燈焰的像.肥皂膜上為什么會出現(xiàn)燈焰的像呢？這個像有什么特點？答案答案答案液膜上的像是液膜前后兩個面反射的光形成的.特點：此像由明暗相間的水平條紋組成.圖518知識深化知識深化1.薄膜干涉的原理薄膜干涉的原理與雙縫干涉的情況相同，在膜上不

8、同位置，來自前后兩個面的反射光(用圖6中實線和虛線來代表)所走的路程差不同.路程差是光在介質(zhì)中波長的整數(shù)倍的位置上時，疊加后加強，出現(xiàn)了亮條紋；路程差是光在介質(zhì)中半波長的奇數(shù)倍的位置上時，疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)了暗條紋.圖6192.薄膜干涉中應注意的問題薄膜干涉中應注意的問題(1)觀察的是從膜前、后兩表面反射回來的光(眼睛與光源在膜的同一側(cè))(2)用單色光照射時得到明暗相間的條紋，用白色光照射時得到彩色條紋.20例例3 用如圖7所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象，圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈，將金屬線圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀

9、察到的現(xiàn)象是A.當金屬線圈旋轉(zhuǎn)30時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30B.當金屬線圈旋轉(zhuǎn)45時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90C.當金屬線圈旋轉(zhuǎn)60時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30D.干涉條紋保持不變解析答案圖721解析解析豎直肥皂膜是由重力作用產(chǎn)生的上薄下厚的薄膜，所以金屬線圈的轉(zhuǎn)動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知，同一厚度處的干涉條紋在同一級次上，所形成的干涉條紋都是水平的，與金屬線圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關，仍然是水平的干涉條紋，D正確.22課堂要點小結課堂要點小結23當堂達標檢測241.能發(fā)生干涉的兩束光應是A.亮度一樣B.顏色一樣C.頻率相等 D.傳播方向相同12解析答案3解析解析產(chǎn)生干涉

10、的條件是兩光源的頻率相同，振動方向相同，相位差恒定.252.某同學自己動手利用如圖8所示器材，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.當他用一束陽光照射到A上時，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.分析實驗失敗的原因，最大的可能是A.單縫S太窄 B.單縫S太寬C.S到S1和S2距離不等 D.太陽光不能做光源解析答案圖812326解析解析因為移走B屏后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬.本實驗中，單縫S應非常窄，才可看作“理想線光源”，也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，故B正確，A錯誤；S到S1和S2距離不等時也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮條紋，C錯誤；太陽光是復色光，可出現(xiàn)彩色干涉條紋，D錯誤.123273.在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差為0.6 m，若分別用頻率為f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點出現(xiàn)明、暗條紋的情況是A.單色光f1和f2分別照射時，均出現(xiàn)明條紋B.單色光f1和f2分別照射時，均出現(xiàn)暗條紋C.單色光f1照射時出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時出現(xiàn)暗條紋D.單色光f1照射時出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時出現(xiàn)明條紋解析