1、学案1光的干涉目标定位1.知道什么是相干光及光产生干涉现象的条件.2.观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点.3.理解双缝干涉实验中明、暗条纹的位置特点.4.了解薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点一、双缝干涉问题设计如图1所示，机械波可以产生波的干涉现象，形成稳定的干涉图样；如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？图1答案两光源必须有相同的频率，即两光源为相干光要点提炼11801年，英国物理学家托马斯杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性2杨氏双缝干涉实验：(1)双缝干涉实验的装置示意图图2实验装置如图2所示，有光源、
2、单缝、双缝和光屏(2)单缝屏的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况也可用激光直接照射双缝(3)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上后，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光(4)实验现象：若用单色光作光源，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的(5)实验结论：光是一种波3光产生干涉的条件：两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的二、明暗条纹位置的判断方法问题设计机械波发生干涉现象时，形成的图样有什么特点？光发生干涉现象时为什么会出现明暗
3、相间的条纹？答案机械波的干涉图样的特点是：振动加强区和减弱区相互间隔，其分布不变光发生干涉现象时，振动加强区和振动减弱区也会交替分布反映在屏上，振动加强区，光能量较强亮；振动减弱区，光能量较弱暗，即得到明暗相间的干涉条纹要点提炼屏上某处出现亮、暗条纹的条件1出现亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝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条纹或零级亮条纹k为亮条纹的级数)2出现暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍即：|PS1PS2|
4、(2k1)(k1,2,3，)(k为暗条纹的级数，从第1级暗条纹开始向两侧展开)三、薄膜干涉问题设计1在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜把这层液膜当做一个平面镜，用它观察灯焰的像如图3所示这个像与直接看到的灯焰有什么不同？如果用白光做实验情况又会如何？图3答案灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成如果用白光做实验，肥皂膜上会出现彩色水平条纹2马路积水上的油膜呈现彩色图样，这是光的什么现象？答案光在积水上的油膜上发生了薄膜干涉要点提炼1薄膜干涉中相干光的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个表面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有
5、相同的频率，恒定的相位差2薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个表面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹3薄膜干涉中应注意的问题(1)观察的是从膜前、后两表面反射回来的光(眼睛与光源在膜的同一侧)(2)用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹(3)每一条纹是水平(填“水平”或“竖直”)的4薄膜干涉的应用(1)用干涉法检查平面的平整度(2)光学仪器上的增透膜一、杨氏双缝干涉实验例1关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B用
6、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，屏上将呈现彩色干涉条纹D照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽解析用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故A错用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，故B正确红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越窄，故D错答案B二、决定双缝干涉明、暗条纹的条件例2在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5107 m，如果用频率为6.01014 Hz的黄光照射双缝，试问：(1)该黄光的波长是多少？(2)试通过计算分析P点出
7、现亮条纹还是暗条纹？解析(1) m5107 m；(2)s7.5107 m，所以是暗条纹答案(1)5107 m(2)暗条纹三、薄膜干涉例3用如图4所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()图4A当金属线圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30B当金属线圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90C当金属线圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30D干涉条纹保持不变解析竖直肥皂液膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的旋转，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原
8、理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一层次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的旋转无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确答案D1(杨氏双缝干涉实验)下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是()A单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生答案B解析在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确在两个相干光源完全相同的情况下，光屏
9、上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C错误两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故选项D错误2. (决定条纹间距的条件)如图5所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置()图5A仍在P处B在P点上方C在P点下方D要将屏向双缝方向移近一些才能看到答案B解析由知f变小，变大若出现第二条暗条纹，则P到双缝的路程差s，当变大时，s也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确3(杨氏双缝干涉实验)一束白光通过双
10、缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D各色光通过双缝到达一确定点的距离不同答案A4(薄膜干涉)如图6所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()图6Aa的上表面和b的下表面Ba的上表面和b的上表面Ca的下表面和b的上表面Da的下表面和b的下表面答案C解析干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测
11、玻璃板之间的空气层在空气层的上下两个表面反射的两列光波会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整因此选项C是正确的题组一杨氏双缝干涉实验1从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为()A手电筒射出的光是单色光B干涉图样太细小看不清楚C周围环境的光太强D这两束光为非相干光答案D解析这两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光，因此不能产生干涉图样2用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是()A在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C频
12、率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象答案BD解析频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会出现干涉条纹，A、C错误题组二决定双缝干涉明、暗条纹间距的条件3如图1所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则()图1A不再产生干涉条纹B仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变C仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移D仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移答案D解析本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、
13、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，因此S1、S2射出的仍是相干光，则单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的路程差为零，故中央亮条纹下移4关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是()A只有频率相同的两列光波才能产生干涉B频率不同的两列光波也能产生干涉现象C单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹D单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹E用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹答案AD5用单色光做双缝干涉实验时()A屏到双缝的路(光)程差等于波长整数倍处出现亮条纹B屏到双缝的路(光)
14、程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹C屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方答案AB解析在双缝干涉实验中，屏到双缝的路(光)程差等于波长整数倍处出现亮条纹，则可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A选项正确，C选项错误；屏到双缝的路(光)程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(明条纹)，B选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误6.用波长为的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图2所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹
15、的位置，c为中央亮条纹，则()图2AO到达a、b的路程差为零BM、N到达b的路程差为CO到达a、c的路程差为4DM、N到达e的路程差为2答案BD解析完全相同的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足sk(k0,1,2,3)题组三薄膜干涉7下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是()A雨后的彩虹B水面上的油膜在阳光照射下呈彩色C透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色D荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮答案B解析雨后的彩虹是色散现象，故选项A错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故选项C错误；水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故选项D错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故选项B正确8如图3所示为一显示
16、薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的()图3答案D解析酒精灯发出的光在肥皂膜前、后两个表面上的反射光叠加，形成干涉图样，两列反射光叠加时的路程差与肥皂膜的厚度有关，相同厚度处路程差相同，而同一条亮条纹(或暗条纹)上路程差也相同，肥皂膜竖起时同一水平线的膜厚度相同故肥皂膜上的亮(暗)条纹是一些水平的平行直线，即正确选项为D.9在光学仪器中，为了减少在光学元件(透镜、棱镜等)表面上的反射损失，可在光学元件表面涂上一层增透膜，利用薄膜干涉相消来减少反射光如果照相机镜头所镀薄膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它能使
17、绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长为()A. B.C4d D4nd答案D解析由n(0是指绿光在真空中的波长，是指绿光在所镀薄膜中的波长，且2d)得0n4nd，故D选项正确10劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4甲所示，将一块平板玻璃放置在另一同样的平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现若将图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()图4A变疏 B变密 C不变 D消失答案A解析干涉条纹是由空气薄膜的上下两个表面反射的光线叠加而成的，当抽去一张纸片后，劈形空气薄膜倾角减小，相邻明条纹(或暗条纹)变疏才能使所在位置下面对应的薄膜厚度跟原先一样