1、高考资源网（） 您身边的高考专家第3节光的干涉1知道杨氏干涉实验，知道光的干涉现象的产生条件，理解光是一种波。2理解明暗相间条纹的成因及出现明暗条纹的条件。一、杨氏干涉实验1物理史实：1801年，英国物理学家托马斯杨成功地观察到了光的干涉现象。2实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。3实验结论：光的确是一种波。二、决定条纹间距的条件当两个频率相同、相位差恒定和振动方向相同的光源与屏上某点的距离之差x等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时)，即x2k(k0,1,2，)，两列光波在这点叠加的结果相互加强，出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差x等于半波长的奇数倍时，即x(2k1)(k0,
2、1,2，)，两列光波在这点叠加的结果相互削弱，出现暗条纹。判一判(1)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。()(2)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。()(3)当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于零时，出现暗条纹。()(4)当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹。()提示：(1)(2)(3)(4)想一想(1)托马斯杨用光的干涉实验说明了什么？提示：干涉是波的特性，光能够发生干涉现象，表明光是一种波。(2)在双缝干涉实验中，用白光做光源，在两条狭缝上，一个用红色滤光片(只允许通过红光)遮挡，一个用绿色滤光片(只允许通过绿光)遮挡，屏上还有干涉
3、条纹吗？提示：屏上不会出现干涉条纹，因为双缝用红、绿滤光片遮挡后，透过的两束光频率不相等，就不是相干光源了，不会再发生干涉。课堂任务对光的干涉的理解1光的干涉(1)光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即出现亮纹和暗纹相间的现象。(2)干涉条件：两列光的频率相同、相位差保持不变或两列光振动情况总是相同。能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得。2托马斯杨的双缝干涉实验(1)实验装置杨氏那时没有激光，因此他用强光照亮一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝，其装置示意图如图所示。(
4、2)单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和相同振动情况，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏。(3)双缝屏的作用平行光照射到单缝S上后，通过单缝的光又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同、振动情况完全一致的相干光。(4)双缝干涉图样单色光：通过双缝后在屏上形成等间距明暗相间的条纹，如图所示。白光：中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹。3屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致的，即振动方向总是相同的，总是同时过最高点、最低点、平衡位置；暗条纹处振动步调总相反，具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)亮条纹
5、的条件屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍，即：|PS1PS2|k2k(k0,1,2,3，)。k0时，PS1PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮纹。(2)暗条纹的条件屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即：|PS1PS2|(2k1)(k0,1,2,3，)。例在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m，若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是()A单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹B单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C单色
6、光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹D单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹(1)在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹？何处出现暗条纹？提示：在双缝干涉实验中，当屏上某点到双缝的路程差恰为半波长的偶数倍时，在该处将出现亮条纹；当屏上某点到双缝的路程差恰为半波长的奇数倍时，在该处将出现暗条纹。(2)如何确定波长？提示：由波速vf可得。规范解答单色光f1的波长1 m0.6106 m0.6 m，单色光f2的波长2 m0.4106 m0.4 m，因P点到双缝的距离之差x0.6 m1，所以用f1照射时P点出现亮条纹。x0.6 m2，所以用f2照射时P点出现暗条纹，故C正确
7、。完美答案C亮暗条纹的判断方法判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差与波长的比值。路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹。关于光的干涉，下列说法中正确的是()A在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B频率相同的两列光一定能产生干涉C只有频率相同的两列光波才能产生干涉D频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定答案C解析在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A错误；两列光波产生干涉时，频率必须相同，但频率相同的光不一定产生干涉，C正确，B、D错误。如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上
8、P点出现第三条暗条纹(从中央亮条纹往上数)，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2r1应为()A. B. C. D.答案D解析r2r1(2k1)(k0,1,2，)，由题中条件可知，k2，r2r1，又因为，则可得D正确。A组：合格性水平训练1(双缝干涉实验)在双缝干涉实验中，双缝的作用是()A遮住过于强烈的光B形成两个振动情况相同的光源C使白光变成单色光D使光发生折射答案B解析双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源，得到相干光，B正确；A、C、D错误。2(光的双缝干涉)从两只手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉条纹，是因为()A手电筒射出的光不是单色光B周围环境的漫反射光太强C干涉图
9、样太细小看不清楚D两个光源是非相干光源答案D解析两只手电筒属两个各自独立发光的光源，二者发出的光频率不一定相同，是非相干光，因此它们照射到同一点时不发生干涉，因此无干涉条纹，A、B、C错误，D正确。3(光的双缝干涉)(多选)已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果()A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹答案BD解析用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误，D正确；用红光作为光源，屏
10、上将呈现相间的红色条纹与暗条纹(即黑条纹)，B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。4(出现亮、暗条纹的条件)(多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，为光波波长)()A在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹B在距双缝的光程差为n的点形成明条纹C在距双缝的光程差为n的点形成明条纹D在距双缝的光程差为的点形成暗条纹答案BD解析在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差为波长的整数倍时，即n(n0,1,2,3，)这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差为半波长的奇数倍时，即(2n1)(n0,1,2,3，)这点为减弱点，该处出现暗条纹。B、D正确。5(光的双缝干涉)如图所示是单
11、色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点。如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么 ()AA、B、C三个位置都出现亮条纹BB位置出现暗条纹CC位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定D以上结论都不对答案A解析本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹。另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的，不要以为B点是暗的。6(光的双缝干涉)如图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮条纹，已知从S1和S2发出的两束相干光到Q处的
12、路程差是9107 m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗条纹到双缝的路程差为多少？答案1015 Hz1.35106 m解析由于Q是第一条亮条纹所以QS2QS19107 m。由cf得：f Hz1015 Hz第二条暗条纹到S1、S2的路程差为：s1.35106 m。B组：等级性水平训练7(光的双缝干涉)(多选)关于光的干涉，下列说法正确的是()A频率相同的两列光波一定能产生干涉现象B频率不同的两列光波不可能产生干涉现象C用单色光做双缝干涉实验，可观察到明暗相间等间距的条纹D单色光从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹E屏上某点到双缝的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹答案BC
13、E解析由干涉现象产生的条件可知A错误，B正确；用单色光做双缝干涉实验，可观察到明暗相间等间距的条纹，C正确；屏上某点到双缝的距离差为波长整数倍时为明条纹，距离差为半波长奇数倍时为暗条纹，D错误，E正确。8(光的双缝干涉)(多选)对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是()A不同颜色的光有可能发生干涉现象B不同颜色的光不可能发生干涉现象C光的强度不同有可能发生干涉现象D光的强度不同不可能发生干涉现象E光的强度相同不一定会发生干涉答案BCE解析不同颜色的光频率不同，所以不可能发生干涉现象，B正确，A错误；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件发生干涉现象，C正确，D错误；光的强度相同时频率不一定相同
14、，相位差也不一定恒定，E正确。9(光的双缝干涉)如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹。设直线S1P1的长度为1，S2P1的长度为2，则21等于()A9 B10 C11 D18答案B解析当21n(n0,1,2，)时，出现亮纹，由题意知，0号亮纹时n0,1号亮纹时n1，故10号亮纹时2110。10(光的双缝干涉的应用)煤矿中的瓦
15、斯危害极大，容易发生瓦斯爆炸事故，造成矿工伤亡。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体 ()A一定含瓦斯 B一定不含瓦斯C不一定含瓦斯 D无法判断答案A解析如果屏的正中央O变为暗纹，而从两列相干光源到屏的光程差恒为零，说明光经B中气体时波长发生变化，所以B中气体一定含瓦斯，A正确。11(判断亮、暗条纹的方法)如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S
16、2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n1.5的介质中波长为4107 m；(2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37；(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。答案(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析解析(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n21.54107 m6107 m根据路程差r2.1106 m，所以N13.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹。(2)根据临界角与折射率的关系sinC得n由此可知，B光在空气中波长2为：2n介3.15107 m5.25107 m由路程差r和波长的关系N24可见，用B光作光源，P点为亮条纹。(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，这时不能发生干涉，但光屏上仍有光亮。- 9 - 版权所有高考资源网