1、第五章光的波动性学案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.知识探究 自我检测 一、双缝干涉 问题设计 知识探究 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？答案 两光源必须有相同的频率，即两光源为相干光.图1要点提炼 1.1801年，英国物理学家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.2.杨氏双缝干涉实验：(1)双
2、缝干涉实验的装置示意图实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.图2托马斯杨波动性(2)单缝屏的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的_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.频率(4)实验现象：若用单色光作光源，干涉条纹是的_的条纹.若用白光作光源，则干涉条纹是条纹，且中央条纹是白色的.(5)实验结论：光是一种.3.光产生干涉的条件：两列光的相同、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.等间距明暗相间彩色波频率二、明暗条纹位置的
3、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倍或倍.即：|PS1PS2|(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.)
4、2整数半波长的偶数k2k2.出现暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是倍.即：|PS1PS2|_(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).半波长的奇数(2k1)2三、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？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.图32.马路积水上的油膜呈现彩色图样，这是光的什么现象？答
5、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的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的，恒定的.2.薄膜干涉的原理 光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个表面的光的路程差等于相应位置膜厚度的，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现.反射频率相位差反射2倍亮条纹暗条纹3.薄膜干涉中应注意的问题(1)观察的是从膜两表面反射回来的光(眼睛与光源在膜的同一侧)(2)用单色光照射得到的条纹，用白光照射得到条纹.(3)每一条纹是(填“水平”或“竖直”)的.4.薄膜干涉的应用(1)用干涉
6、法检查平面的.(2)光学仪器上的.前、后明暗相间彩色水平平整度增透膜典例精析一、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
7、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？解析 cf 31086.01014 m5107 m；答案 5107 m(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？解析 s7.5107 m32，所以是暗条纹.答案 暗条纹 三、薄膜干涉例3 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？A.当金属线圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30 B.当金
8、属线圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90 C.当金属线圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30 D.干涉条纹保持不变 图4 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 D 课堂要点小结 1.(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
9、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 1 2 3自我检测 4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.答案 B 1 2 3 41 2 32.(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
10、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()A.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 4图5 1 2 3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.答案 B 4cf321 2 33.(杨氏双缝干涉实验)一束白光通过双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
11、的间距不同 D.各色光通过双缝到达一确定点的距离不同 4A 1 2 34.(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()A.a的上表面和b的下表面 B.a的上表面和b的上表面 C.a的下表面和b的上表面 D.a的下表面和b的下表面 4图61 2 3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.答案 C 4