4-4-光的干涉(wrord教參)(教科版)

4光的干涉學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)提煉1.知道光的雙縫干涉現(xiàn)象和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件。2．理解明暗條紋的成因及出現(xiàn)明暗條紋的條件。3．掌握干涉條紋間距和光的波長之間的關(guān)系。4．知道薄膜干涉的現(xiàn)象和應(yīng)用。物理觀念：光的雙縫干涉、薄膜干涉科學(xué)思維：產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件、干涉條紋間距和光的波長之間的關(guān)系科學(xué)探究：光的雙縫干涉現(xiàn)象一、雙縫干涉1．雙縫干涉實驗(1)實驗：如圖，讓一束平行的紅色激光投射到一個有兩條狹縫的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個波源，它們的振動情況總是相同的，兩個波源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加。(2)現(xiàn)象：屏上得到了明暗相間的條紋。(3)結(jié)論：證明光是一種波。2．出現(xiàn)明、暗條紋的條件(1)當(dāng)光從兩狹縫到屏上某點的路程差為半波長eq\f(λ,2)的偶數(shù)倍(即波長λ的整數(shù)倍)時，這些點出現(xiàn)明條紋；當(dāng)路程差為半波長eq\f(1,2)λ的奇數(shù)倍時，這些點出現(xiàn)暗條紋。(2)和一般波的干涉一樣，光干涉的條件是兩列光的頻率相同。能發(fā)生干涉的兩束光稱為相干光。3．計算波長的公式設(shè)兩縫間距為d，兩縫到屏的距離為l，當(dāng)d和l一定時，計算表明：當(dāng)l?d時，相鄰兩條明條紋(或暗條紋)的間距為Δx＝eq\f(l,d)λ。利用此式，測出條紋間距離Δx，即可求出光的波長。[判斷正誤](1)直接用強(qiáng)光照射雙縫，發(fā)生干涉。(×)(2)兩只手電筒射出的光束在空間相遇，能觀察到光的干涉現(xiàn)象。(×)(3)用單色光作光源，干涉條紋是明暗相間的條紋。(√)二、薄膜干涉1．定義由薄膜兩個面反射的光波相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。2．應(yīng)用(1)檢查平面的平整程度。(2)光學(xué)鏡頭上的增透膜。(3)太陽鏡片上的反射膜。[思考]熱菜湯表面的油花、馬路上積水表面的油膜，都會看到彩色的條紋，這些彩色條紋是如何形成的呢？提示：由薄膜干涉造成的。白光照射在油膜表面，被薄膜前、后表面反射的兩列反射波疊加，形成干涉條紋。由于白光中的各色光波長不同，發(fā)生干涉后的條紋間距不同，薄膜上就會出現(xiàn)彩色花紋。要點一對雙縫干涉實驗原理的理解[情景探究](1)如圖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？提示：屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋。光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動情況完全相同的光源。(2)為什么一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象？提示：由于不同光源發(fā)出的光頻率不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相位差，故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象。1．干涉條件兩列光的頻率相同、相位差恒定或兩列光振動情況總是相同。能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波，兩個光源稱為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列來獲得。2．托馬斯·楊的雙縫干涉實驗(1)雙縫干涉的裝置示意圖(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線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況，如果用激光直接照射雙縫，可省去單縫屏。楊氏那時沒有激光，因此他用強(qiáng)光照射一條狹縫，通過這條狹縫的光再通過雙縫產(chǎn)生相干光。(3)雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，又照射到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光。[典例1]在雙縫干涉實驗中，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]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，因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋，但屏上仍會有光亮，故C正確。[答案]C[規(guī)律總結(jié)]雙縫干涉問題的三點注意(1)雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很小。(2)光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相位差，所以一般情況很難觀察到光的干涉現(xiàn)象，楊氏雙縫干涉實驗采用將一束光“一分為二”的方法獲得相干光源。(3)在單色光的干涉條紋中，兩相鄰明條紋或暗條紋間的距離是相等的，不同色光的條紋間距不相等。針對訓(xùn)練1．由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這是因為()A．兩個光源發(fā)出光的頻率不同B．兩個光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個光源的光速不同D．這兩個光源是彼此獨立的，不是相干光源解析：題中兩光源發(fā)出的光都是白光，頻率不確定，選項A錯誤；光的強(qiáng)度對光是否產(chǎn)生干涉沒有影響，選項B錯誤；光速在真空中是確定的，對光的干涉無影響，選項C錯誤；題中的是兩個獨立光源，二者產(chǎn)生的不是相干光，選項D正確。答案：D2．(多選)用紅光做光的雙縫干涉實驗，如果將其中一縫改用藍(lán)光，下列說法正確的是()A．在光屏上出現(xiàn)紅藍(lán)相間的干涉條紋B．只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此時不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．頻率不同的兩列光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，此時出現(xiàn)彩色條紋D．盡管亮暗條紋都是光波相互疊加的結(jié)果，但此時紅光與藍(lán)光只疊加不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象解析：頻率相同、相位差恒定是產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，紅光和藍(lán)光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，不會產(chǎn)生干涉條紋，A、C錯誤，B、D正確。答案：BD要點二雙縫干涉中明暗條紋的判斷[情景探究]如圖所示，用單色光做雙縫干涉實驗，我們觀察到屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？提示：因為屏上不同位置到雙縫的距離差不同。1．亮條紋的條件屏上某點P到兩狹縫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：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)k＝0時，PS1＝PS2，此時P點位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級亮條紋。k為亮條紋的級次。2．暗條紋的條件屏上某點P到兩狹縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍。即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)k為暗條紋的級次，從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開。3．相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離Δx與波長λ的關(guān)系Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l(wèi)為雙縫到屏的距離，d為雙縫之間的距離。[典例2]如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1、S2距離之差為2.1×10－6m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋。(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37°(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)；(3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象。[解析](1)設(shè)A光在空氣中的波長為λ1，在介質(zhì)中的波長為λ2，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1f,λ2f)＝eq\f(λ1,λ2)得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m因為光程差Δr＝2.1×10－6m，所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5由此可知，從S1和S2到P點的路程差是波長λ1的3.5倍，即半波長的奇數(shù)倍，所以P點為暗條紋。(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)得n′＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3)由此可知，B光在空氣中波長為λ1′＝n′λ2′＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m由路程差Δr和波長λ的關(guān)系得N2＝eq\f(Δr,λ1′)＝eq\f(2.1×10－6,5.25×10－7)＝4，即路程差是波長的整數(shù)倍。可見，用B光做光源，P點為亮條紋。(3)A、B兩種光頻率不同，不能發(fā)生干涉，此時在光屏上只能觀察到亮光。[答案](1)暗條紋(2)亮條紋(3)見解析[規(guī)律總結(jié)]分析雙縫干涉中明暗條紋問題的步驟(1)由題設(shè)情況依據(jù)λ真＝nλ介，求得光在真空(或空氣)中的波長。(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Δr＝kλ(k＝0,1,2，…)或暗條紋的判斷式Δr＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2，…)，判斷出k的取值，從而判斷條紋明暗情況。針對訓(xùn)練3．圖示是研究光的雙縫干涉用的示意圖，擋板上有兩條狹縫S1、S2，由S1和S2發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長為λ，屏上的P點到兩縫S1和S2的距離相等，如果把P處的亮條紋記作第0號亮紋，由P向上數(shù)，與0號亮紋相鄰的亮紋為1號亮紋，與1號亮紋相鄰的亮紋為2號亮紋，則P1處的亮紋恰好是10號亮紋。設(shè)直線S1P1的長度為δ1，S2P1的長度為δ2，則|δ1－δ2|等于()A．9λ B．10λC．11λ D．20λ解析：出現(xiàn)明條紋的條件是光程差|δ1－δ2|＝nλ，n＝0時，出現(xiàn)0號亮紋；n＝1時，出現(xiàn)1號亮紋……n＝10時，出現(xiàn)10號亮紋，故B正確。答案：B4.如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，使用波長為600nm的橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點上方的P1點出現(xiàn)第一條亮條紋(即P1到S1、S2的路程差為一個波長)。現(xiàn)換用波長為400nm的紫光源照射單縫，則()A．P和P1仍為亮條紋B．P為亮條紋，P1為暗條紋C．P為暗條紋，P1為亮條紋D．P、P1均為暗條紋解析：從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點到S1、S2距離相等，即分別由S1、S2射出的光到P點的路程差為零，因此中央是亮條紋，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，P點都是中央亮條紋。而分別由S1、S2射出的光到P1點的路程差剛好是橙光的一個波長，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙，當(dāng)換用波長為400nm的紫光時，|P1S1－P1S2|＝600nm＝eq\f(3,2)λ紫，則兩列光波到達(dá)P1點時振動情況完全相反，即分別由S1、S2射出的光到達(dá)P1點時相互削弱，因此，在P1點出現(xiàn)暗條紋。綜上所述，選項B正確。答案：B要點三對薄膜干涉的理解及應(yīng)用[情景探究]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，把這層液膜當(dāng)作一個平面鏡，用它觀察燈焰的像如圖所示。這個像與直接看到的燈焰有什么不同？如果用白光做實驗情況又會如何？提示：燈焰的像由明暗相間的水平條紋組成。如果用白光做實驗，肥皂膜上會出現(xiàn)彩色水平條紋。1．形成原因如圖所示，照射到液膜上的光線從前、后兩個表面反射回來，形成兩列光波。由于這兩列光波是由同一入射光波產(chǎn)生的，因此頻率相同、相位差恒定，滿足干涉條件。2．用干涉法檢查平面平整度如圖甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果被測表面某處凹下，則對應(yīng)亮條紋(或暗條紋)提前出現(xiàn)，如圖乙中P條紋所示；如果某處凸起來，則對應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙中Q所示。(注：“提前”與“延后”不是指在時間上，而是指由左到右的位置順序上)3．增透膜(1)增透膜的原理如圖所示，增透膜的前后表面反射的兩列光波形成相干波，相互疊加，當(dāng)路程差為半波長的奇數(shù)倍時，兩個表面反射的光互為反向，相互抵消，從而使反射的兩列光波產(chǎn)生相消干涉，反射光的能量幾乎等于零。一般取最小厚度d滿足2d＝eq\f(λ,2)(此波長為光在該種介質(zhì)中的波長)，由于白光中含有多種波長的光，所以增透膜只能使其中一定波長的光相互抵消。(2)增透膜的應(yīng)用為了減少光學(xué)裝置中的反射光的損失，可在元件表面涂一層透明薄膜，一般是氟化鎂。[典例3](多選)如圖甲所示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來檢查平面N的上表面的平整情況，觀察到的圖像如圖乙所示，這說明()A．N的上表面A處向上凸起B(yǎng)．N的上表面B處向上凸起C．N的上表面A處向下凹陷D．N的上表面B處向下凹陷[解析]利用光的薄膜干涉來檢查平面的情況，就是由標(biāo)準(zhǔn)樣板平面和被檢查平面間形成一個楔形的空氣薄層，用單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下表面反射形成的兩列光波發(fā)生干涉。如果被檢測的面是平的，那么空氣層的厚度相同的各點的干涉條紋在一條直線上。若是被檢測平面的某處凹下去了，這時干涉條紋就不是直線，在凹處的干涉條紋將向楔形膜中薄的一側(cè)彎曲，這是因為凹處的兩束反射光的路程差變大，它只能與膜厚一些位置的兩反射光的路程差相同而形成同一級的條紋(路程差相同的干涉條紋為同一級，一般路程差大的干涉條紋級別高，路程差小的干涉條紋級別低)，顯然凹處的級別增大，將與膜厚一些位置的干涉條紋形成同一級別的條紋，故B、C正確。[答案]BC[規(guī)律總結(jié)]被測平面凹下或凸起的形象判斷法被測平面凹下或凸起的形象判斷法——矮人行走法，即把干涉條紋看成“矮人”的直立行走軌跡，讓一個小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走，始終保持腳踏被測板，頭頂樣板。在行走過程中：(1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去繞，方可按上述要求過去，即條紋某處彎向薄膜尖端，該處為凹下。(2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去繞，方可按上述要求過去，即條紋某處彎向薄膜底部，該處為凸起。因此，條紋向薄膜尖端彎曲時，說明下凹，反之，則上凸。針對訓(xùn)練5.有一個半徑較大的透明玻璃球體，若截去其上面的一大部分，然后將這一部分放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，再讓單色光豎直射向截面，如圖所示，在反射光中看到的是()A．平行的、明暗相間的干涉條紋B．環(huán)形的、明暗相間的干涉條紋C．只能看到同顏色的平行反射光D．一片黑暗解析：薄膜干涉條紋可看作等厚線，題圖中，厚度相同的空氣薄膜應(yīng)是以切點為圓心的一個個圓，故干涉條紋應(yīng)是環(huán)形的條紋，又因是單色光照射，所以是明暗相間的條紋，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B6.用如圖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(在燈芯上灑些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是()A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變解析：金屬絲圈的轉(zhuǎn)動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，A、B、C錯誤，D正確。答案：D科學(xué)思維——從“能量的角度”認(rèn)識增透膜1．原理：光學(xué)鏡頭表面常常鍍一層介質(zhì)薄膜(氟化鎂)，使薄膜的厚度為入射光在薄膜中波長的eq\f(1,4)，從介質(zhì)膜前、后兩個面反射的光的路程差為eq\f(λ,2)，所以兩列反射光波相互削弱，使反射光的強(qiáng)度大大降低，透射光的強(qiáng)度則得到加強(qiáng)。2．對“增透”的理解：如果用宏觀的思維方式來理解，兩束反射光相互抵消，并沒有增加透射光的強(qiáng)度，也就是說，此過程只是“消反”，卻不能“增透”。但其實光的干涉將引起整個光場分布的改變，因為總的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增強(qiáng)，增透膜正是通過“消反”來實現(xiàn)“增透”的。3．對增透膜厚度的進(jìn)一步認(rèn)識入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光都干涉相消。由于人眼對綠光最敏感，所以一般增透膜的厚度都可使綠光垂直入射時完全抵消，這時紅光和紫光沒有顯著削弱，所以帶增透膜的光學(xué)鏡頭帶呈淡紫色。[典例]為了減少光在透鏡表面由于反射帶來的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，膜材料一般用折射率為1.38的氟化鎂。為了使波長為5.52×10－7m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度。[解析]由于人眼對綠光最敏感，所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增透膜的厚度只使反射的綠光干涉相消，但薄膜的厚度不宜過大，只需使其厚度為綠光在膜中波長的eq\f(1,4)即可，使綠光在增透膜的前、后兩個表面上的反射光互相抵消，而光從真空進(jìn)入某種介質(zhì)后，其波長會發(fā)生變化。若綠光在真空中的波長為λ0，在增透膜中的波長為λ，由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長及頻率的關(guān)系得n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)，即λ＝eq\f(λ0,n)，那么增透膜厚度h＝eq\f(1,4)λ＝eq\f(λ0,4n)＝eq\f(5.52×10－7,4×1.38)m＝1×10－7m。[答案]1×10－7m1．(多選)兩列光波在空中疊加，以下說法正確的是()A．不同的色光有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B．不同的色光不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．光的強(qiáng)度不同有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．光的強(qiáng)度不同不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象解析：兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象的關(guān)鍵是看兩列光是不是相干光，不同的色光頻率一定不相同，所以不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，選項A錯誤，B正確；光的強(qiáng)度不同但有可能滿足相干光的條件，若滿足，當(dāng)然能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，選項C正確，D錯誤。答案：BC2．關(guān)于薄膜干涉，下列說法正確的是()A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在膜的前、后兩表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗條紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．干涉條紋是等間距的平行線時，說明膜的厚度處處相等D．觀察薄膜干涉條紋時，人應(yīng)在入射光的另一側(cè)解析：薄膜前、后兩個面反射的光波的路程差不同，一些地方，波峰(波谷)與波峰(波谷)相遇，相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；在另一些地方，波峰(波谷)與波谷(波峰)相遇，相互削弱，出現(xiàn)暗條紋。干涉條紋是等間距的平行線時，說明膜是理想的劈，膜的厚度不相等。人眼觀察到的條紋是膜前、膜后反射光波疊加的結(jié)果，因此人應(yīng)與入射光在同一側(cè)。故A正確。答案：A3．(多選)用a、b兩種單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在距雙縫恒定距離的屏上得到如圖所示的干涉圖樣，其中圖甲是a光照射形成的，圖乙是b光照射形成的，則關(guān)于a、b兩束單色光，下述說法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率比b光的大B．在水中a光傳播的速度比b光的大C．水對a光的折射率比b光的大D．b光的波長比a光的短解析：從題圖可以看出，a光的條紋間距小，說明a光的波長小，頻率大，選項D錯誤，A正確；水對頻率低的單色光的折射率小，即水對b光的折射率小，選項C正確；由n＝eq\f(c,v)知，折射率小的光在水中的傳播速度大，即b光在水中的傳播速度大，選項B錯誤。答案：AC4．在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差為0.6μm，若分別用頻率f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點出現(xiàn)明、暗條紋的情況是：用頻率為f1的單色光照射時出現(xiàn)________條紋，用頻率為f2的單色光照射時出現(xiàn)________條紋。解析：本題考查雙縫干涉實驗中屏上出現(xiàn)明、暗條紋的條件。根據(jù)波的疊加知識，可知與兩個狹縫的光程差是波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個狹縫的光程差是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。根據(jù)λ＝eq\f(c,f)可得λ1＝eq\f(c,f1)＝eq\f(3×108,5.0×1014)m＝0.6×10－6m＝0.6μm，λ2＝eq\f(c,f2)＝eq\f(3.0×108,7.5×1014)m＝0.4×10－6m＝0.4μm，即d＝λ1，d＝eq\f(3,2)λ2，則用頻率為f1的單色光照射時出現(xiàn)明條紋，用頻率為f2的單色光照射時出現(xiàn)暗條紋。答案：明暗[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．兩個普通白熾燈發(fā)出的光相遇時，我們觀察不到干涉條紋，這是因為()A．兩個燈亮度不同B．燈光的波長太短C．兩個光源的頻率不穩(wěn)定，是非相干光源D．周圍環(huán)境的漫反射光太強(qiáng)解析：一般情況下，兩個不同的光源發(fā)出的光或同一個光源的不同部分發(fā)出的光的頻率不穩(wěn)定，振動情況也往往不同，是非相干光源，故選C。答案：C2．一束白光通過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．各色光通過雙縫到達(dá)一確定點的距離不同解析：各色光的頻率不同，波長不同，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，故A正確。答案：A3．(多選)用單色光做雙縫干涉實驗時()A．屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋B．屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是亮條紋，也可能是暗條紋C．屏上的亮條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方D．屏上的亮條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方解析：在雙縫干涉實驗中，屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，是振動加強(qiáng)處，不一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方，選項A正確，C錯誤；屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是半波長的奇數(shù)倍(暗條紋)，也可能是半波長的偶數(shù)倍(亮條紋)，選項B正確；兩列光波的波峰與波谷相遇的地方，應(yīng)是暗條紋，選項D錯誤。答案：AB4.(多選)用波長為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)過雙縫M、N在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則()A．O到達(dá)a、b的路程差為零B．M、N到達(dá)b的路程差為λC．O到達(dá)a、c的路程差為4λD．M、N到達(dá)e的路程差為2λ解析：振動一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿足雙縫到某點的路程差Δx＝nλ(n＝0,1,2,3…)，故B、D正確。答案：BD5.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈。往火焰上撒些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是圖中的()解析：酒精燈發(fā)出的光在肥皂膜前、后兩個表面上反射后疊加，形成干涉圖樣，兩列反射光疊加時的路程差與肥皂膜的厚度有關(guān)，相同厚度處路程差相同，而同一條亮條紋(或暗條紋)上路程差也相同，肥皂膜豎起時同一水平線的膜厚度相同，故肥皂膜上的亮(暗)條紋是一些水平的平行直線，即正確選項為D。答案：D6．在楊氏雙縫干涉實驗中，如果()A．用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B．用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C．若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大D．用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋解析：用白光做楊氏雙縫干涉實驗，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間的條紋，B對；將紅光改為紫光，λ變小，由Δx＝eq\f(l,d)λ知Δx變小，C錯；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯。答案：B7．(多選)雙縫干涉實驗裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點距雙縫S1和S2的距離相等，P點是距O點的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍(lán)光波長，則下列說法正確的是()A．O點是紅光的亮條紋B．紅光的第一條亮條紋在P點的上方C．O點不是藍(lán)光的亮條紋D．藍(lán)光的第一條亮條紋在P點的上方解析：由于O點到雙縫的路程差為零，所以為各種色光的亮條紋，A正確，C錯誤；P點是綠光的第一條亮條紋，由于紅光的波長大于綠光的波長，紅光的條紋間距大于綠光的條紋間距，所以紅光的第一條亮條紋在P點的上方，B正確；同理可知D錯誤。答案：AB8．如圖所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m，則在P點出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“亮條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.30×10－7m的激光進(jìn)行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”或“變窄”)。解析：P點距兩縫的距離之差是波長的1.5倍，是半波長的奇數(shù)倍，所以出現(xiàn)暗條紋。由于條紋間距Δx＝eq\f(λl,d)，波長變長，則條紋間距變寬。答案：暗條紋變寬[能力提升練]9.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到如圖甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖乙所示。他改變的實驗條件可能是()A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源解析：改變條件后亮條紋之間的間距變大，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要使Δx增大，可增大雙縫到光屏之間的距離l，C錯；減小雙縫之間的距離d，B對；換用波長更長，即頻率更低的單色光源，D錯；改變光源到單縫的距離不會改變Δx，A錯。答案：B10．在雙縫干涉實驗中，光屏上P點到雙縫S1、S2的距離之差Δs1＝0.75μm，光屏上Q點到雙縫S1、S2的距離之差Δs2＝1.5μm。如果用頻率為6.0×1014Hz的黃光照射雙縫，則()A．P點出現(xiàn)明條紋，Q點出現(xiàn)暗條紋B．Q點出現(xiàn)明條紋，P點出現(xiàn)暗條紋C．兩點均出現(xiàn)明條紋D．兩點均出現(xiàn)暗條紋解析：由c＝λf知黃光的波長為λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6×1014)m＝0.5μm，雙縫到P點的光程差與黃光的半波長相比為eq\f(Δs1,\f(λ,2))＝eq\f(0.75,\f(0.5,2))＝3，即為半波長的奇數(shù)倍，所以P點出現(xiàn)暗條紋。雙縫到Q點的光程差