1、第1节光的干涉光 的 干 涉 及 其 产 生 条 件先填空1干涉现象两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹2由干涉现象得出的结论光具有波的特性，光是一种波3相干条件要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定4相邻条纹间距公式：y.再判断1如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，这两列波互相加强，在那里就出现亮条纹()2在干涉条纹中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的()3光波的波长越大，相邻两条纹间的距离越小()后思考两只手电筒射出的光束在空间相遇，能否观察到光的干涉现象？【提示】两只手电筒射出的光束
2、在空间相遇，不满足光发生干涉的条件，不能观察到光的干涉现象核心点击1双缝干涉的示意图图5112单缝的作用用同一极小部分光源产生的光形成点光源，最大限度地保证光的相干性3双缝的作用平行光照射到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光4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，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总是相反具体产生亮、暗条纹的条件为(1)亮条纹产生的条件：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
3、,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为亮条纹的级次(2)暗条纹产生的条件：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|(2k1)(k0,1,2,3，)k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开5干涉图样的特点图512(1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等(2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两则出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的1下列关于双缝干涉实验的说法中正
4、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相同的相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹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E用同一装置做实验，不同颜色的光产生的干涉条纹间距不同【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，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，选项C正确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
5、干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误不同颜色的光波长不同，根据y，E正确【答案】BCE2.在双缝干涉实验中，屏上一点P到双缝的距离之差为1.5106 m若用频率为5.01014 Hz的单色光照射双缝，该点出现亮条纹还是暗条纹？从屏中心算起这是第几条什么条纹？ 【导学号：78510053】【解析】该单色光的波长 m6107 m，P点到双缝的距离差与波长的大小关系为1.5106 m2.5，即距离差为半波长的奇数倍，P点处是暗条纹令2.5(2k1)(k1,2,3，)，得k3，这是第3条暗条纹【答案】暗条纹第3条暗条纹分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤1由题设情况依真n介，求得光在真空(
6、或空气)中的波长2由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹3根据明条纹的判断式rk(k0,1,2，)或暗条纹的判断式r(2k1)(k0,1,2，)，判断出k的取值，从而判断条纹数实 验 : 用 双 缝 干 涉 测 定 光 的 波 长1实验目的(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样(2)掌握用公式y测定单色光的波长的方法2实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺3实验步骤(1)器材的安装与调整：先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图513所示，调整光源的高度，使它发
7、出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮；图513将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，如图514所示，并注意使双缝与单缝相互平行，调节分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央图514(2)观察双缝干涉图样：调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在510 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮在屏上就会看到白光的双缝干涉图样；将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹；在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单
8、缝的位置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的亮度，使条纹更加清晰，如图515所示图515(3)测定单色光的波长：转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻度线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量的条纹数n，则相邻两亮条纹间距y；用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)；将测得的l、y代入y求出光的波长；多次重复上述步骤，求出波长的平均值；换用不同的滤光片，重复上述实验3如图516所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏对于某种单色光，为
9、增大相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取_或_的方法图516【解析】做该实验时用单色光，应特别注意，是滤光片，其他依次是单缝屏、双缝屏、遮光筒和毛玻璃屏由条纹间距公式x可知，要增大相邻条纹间距，应该增大双缝屏到光屏的距离或者减小两缝间距离【答案】滤光片单缝屏双缝屏增大双缝屏到光屏的距离减小双缝屏两缝间距离4现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图517所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长. 【导学号：78510054】图517(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、A
10、.(2)本实验的实验步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离在操作步骤时还应注意_和_(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图518甲所示然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图518乙中手轮上的示数_ mm，求得相邻亮纹的间距x为_ mm.图518(4)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，
11、由计算公式_，求得所测红光波长为_ mm.【解析】(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E、D、B.(2)单缝与双缝的间距为510 cm，使单缝与双缝相互平行(3)甲图的读数为2.320 mm乙图的读数为13.870 mmx mm2.310 mm(4)由x可得：x可求出2.310 mm6.6104 mm【答案】(1)E、D、B(2)单缝与双缝的间距为510 cm使单缝与双缝相互平行(3)13.8702.310(4)x6.6104测量y的方法测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图519所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后
12、转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，则可求出相邻两亮纹间的距离y.测量头分划板中心刻线与条纹的中心对齐图519薄 膜 干 涉 及 其 应 用先填空1薄膜干涉由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象2薄膜干涉实例(1)色彩斑斓的肥皂泡；(2)五颜六色的油膜3薄膜干涉现象的实用价值(1)劈尖干涉是一种劈形空气薄膜干涉，可用于平面平整程度检查；(2)在照相机、望远镜等高质量的光学仪器中，在其镜头的表面镀上透明的增透膜，用来增加透射光的能量再判断1薄膜干涉是通过两个表面折射的光线产生的()2增透膜的厚度
13、应等于光在空气中的波长的四分之一()3水面上漂浮的油膜出现彩色条纹是薄膜干涉现象()后思考如图5110所示是几种常见的薄膜干涉图样，这些干涉图样是怎样形成的呢？图5110【提示】是由薄膜上、下表面反射光束相遇而产生的干涉核心点击1薄膜干涉现象(1)现象：每一条纹呈水平状态排列由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹(2)成因：如图5111所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄图5111在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，在某些位置这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些位置，叠加后互相削弱，则出现暗条
14、纹故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹2用干涉法检查平面平整度：如图5112甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图5112乙中 P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图5112乙中Q所示(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上)甲 乙图51125.如图5113所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是()A人从右侧向左看，可以看到彩色条纹B人从左侧向右看，可以看到彩色条纹C彩色条纹水
15、平排列D彩色条纹竖直排列E肥皂膜的彩色条纹是前后两表面反射的光干涉形成的图5113【解析】一束白光射到薄膜上，经前后两个界面反射回来的光相遇，产生干涉现象，我们由左向右看可以看到彩色条纹，故选项A错误，选项B正确；由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故选项C正确，选项D错误肥皂膜的彩色条纹是前后两表面反射的光干涉形成的，E正确【答案】BCE6劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图5114甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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5114乙所示，干涉条纹有如下特点：(1)任
16、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在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹会发生怎样变化？ 【导学号：78510055】甲 乙图5114【解析】光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹设空气膜顶角为，d1、d2处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为12d1，22d2.因为光程差21，所以d2d1.设此两相邻亮纹中心的距离为l，则由几何关系得tan ，即l当抽去一张纸片减小，l增大，条纹变疏【答案】干涉条纹会变疏薄膜干涉中的规律1用单色光照射薄膜时，两个
17、表面反射的光是相干的，形成明暗相间的条纹2用不同的单色光照射，看到亮纹的位置不同3用白光照射时，不同颜色的光在不同位置形成不同的条纹，看起来就是彩色的学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)学业达标1在双缝干涉实验中，下列说法正确的是()A相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的B把入射光由红光换成紫光，相邻两明条纹间距变宽C只有频率相同的两列光才能发生明显的干涉现象D频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定E增加双缝到光屏之间的距离，条纹间距变大【解析】在干涉中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A正确；入射光波长越大，条纹间距越大，入射光由红光换成紫光，波长变短，相邻两明条
18、纹间距变窄，B错；只有频率相同的两列光才能发生干涉现象，C正确，D错误；根据y，E正确【答案】ACE2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在距双缝的路程相等的点形成暗条纹B在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹C在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹D在距双缝的路程差为(n)的点形成暗条纹E在距离双缝的路程差恰好是一个波长时，形成亮条纹【解析】在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差x为波长的整数倍时，即xk，k0,1,2,3，这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差x为半波长的奇数倍时，即x(2k1)，k0,1,2,3，这些点为减弱点，该处出现暗条纹；故选项
19、B、D正确，A、C错误路程差恰好是一个波长时出现亮条纹，E正确【答案】BDE3下列现象中，属于光的干涉现象的是()【导学号：78510056】A雨后马路上油膜呈彩色B肥皂泡在阳光下呈现出彩色C阳光通过三棱镜形成彩色光带D单色光通过双缝时形成明暗相间条纹E室内同时打开两盏电灯，灯光变亮【解析】阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的色散现象，C错误室内打开两盏电灯，不符合干涉条件，E错误，故A、B、D正确【答案】ABD4下列说法正确的是()A用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光B用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光C涂有增透膜的照相机镜头，增强了对照射光的透射程度D从竖立肥皂
20、膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果E雨后天空出现彩虹是薄膜干涉现象【解析】由于干涉实验中，有y，即条纹间距与光波长成正比，而红光波长最长，故偏离中央明条纹最远的是红光，B对；增透膜增加了透射光的能量，且应该增透的是对人的视觉最敏感的绿光，从而才能使所成的象既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后，相干而形成的，C、D对雨后天空出现彩虹是光的折射形成的，E错误【答案】BCD5用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出明、暗相间的绿条纹，相邻两条绿条纹间的距离为y.下列说法中正确的有()A如果增大单缝到双缝间的距离，y将增大B如果增大双缝之间的距离，y将减小C如果增大双缝
21、到光屏之间的距离，y将增大D如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，y将增大E如果将绿光改为红光，y将增大【解析】由y可知：如果增大单缝到双缝间的距离，y将不变，选项A错；如果增大双缝之间的距离d，y将减小，选项B正确；如果增大双缝到光屏之间的距离L，y将增大，选项C正确；如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离d，x将不变，选项D错误红光波长大于绿光波长，E正确【答案】BCE6如图5115所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()图5115A增大S1与S2的间距B增大双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换
22、为紫光E减小双缝之间的距离【解析】在双缝干涉实验中，相邻两亮条纹(或暗条纹)间的距离x，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d或者增大双缝屏到光屏的距离L，或者换用波长更长的光做实验由此可知，选项B、C、E正确，A、D错误【答案】BCE7在双缝干涉实验中，由双缝S1、S2发出的光在光屏上某点P叠加，若光的波长为600 nm，光屏上P点到S1、S2的距离分别为3.2102 mm和1.1102 mm，则P点将出现_(选填“亮”或“暗”)条纹. 【导学号：78510057】【解析】由S1PS2P3.2102 mm1.1102 mm2.1102 mm35，即S1PS2P35，故P点出现亮条纹【答案】亮8利
23、用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d0.5 mm，双缝与光屏间距离L0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图5116，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为_ m，B位置的游标卡尺读数为_ m，单色光的波长为_ m.图5116【解析】题图中游标卡尺是10个等分刻度，精确度为0.1 mm，故A位置读数为11 mm0.12 mm11.2 mm1.12102 m；B位置读数为15 mm0.17 mm15.7 mm1.57102 m；故x m6.4104 m；由x可得x m6.4107 m.【答案】1.121021.571026.4107能力提升9.用波长
24、为的单色光照射单缝O，经双缝N、M在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图5117所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则光从() 图5117【导学号：78510058】AO到达a、b的路程差为零BN、M到达b的路程差为CO到达a、c的路程差为4DN、M到达e的路程差为2EN、M到达c点的路程差为零【解析】路程差是指从双缝处开始算起的，产生亮条纹是|s1s2|n(其中n0,1,2,3，)，c点为中央亮条纹，N、M到达c点的路程差是0；b、d两点是第一级亮条纹，N、M到达b点的路程差为；a、e两点是第二级亮条纹，N、M到达e点的路程差为2，故B、D、E正确，A、C错误【答案】
25、BDE10.如图5118所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30107 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107 m则在这里出现的应是_(选填“明条纹”或“暗条纹”)现改用波长为6.30107 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_(选填“变宽”“变窄”或“不变”)图5118【解析】根据路程差x3，故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹改用波长为6.30107 m的激光，则波长变大，条纹间距变宽【答案】暗条纹变宽11在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图5119)：图5119(1)下列说法错误的是_(填选项前的字母)A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线
26、照在屏中心时，应放上单缝和双缝B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图5120，其示数为_ mm.图5120【解析】(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝，A选项不正确测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐，使得移动过程测出的条纹间距较为准确，B选项正确测微目镜移过n条亮纹，则亮条纹间距x，C选项正确，故选A.(2)主尺读数是1.5 mm，螺旋读数是47.00.01 mm，因此示数为1.970 mm.【答案】(1)A(2)1.
27、97012如图5121所示，在双缝干涉实验中，若用15107 m的光照射，屏上O点是中央亮条纹，屏上A点为第二级亮条纹所在处若换用24107 m的光照射时，屏上O点处是什么情况？屏上A点处又是什么情况？图5121【解析】从双缝到屏上O点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零所以O点仍然是亮条纹从双缝到屏上A点的路程差dS2AS1A，用1光照射时为第二级亮条纹，即d21代入数据d1106 m，这个路程差1106 m对于波长为2的光波来说2.5.即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹d(2k1)(k0，1，2)1106 m(2k1) m，即k2当k0时为第一级暗条纹，所以当k2时应为第三级暗条纹【答案】见解析