1、第3节 光的干涉学习目标素养提炼1.知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件，知道光是一种波2.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.物理观念：光的干涉现象科学思维：产生干涉现象的条件01 课前 自主梳理02 课堂 合作探究03随堂 演练达标04课后 达标检测一、杨氏干涉实验11801年，英国物理学家_成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有_2杨氏双缝干涉实验(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏托马斯杨 波动性(2)单缝的作用：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)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相
2、干光3光产生干涉的条件：两束光的_相同、相位差恒定、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4干涉图样(1)若用单色光作光源，干涉条纹是_的_的条纹(2)若用白光作光源，干涉条纹是_条纹，且中央条纹是白色的5证明了光是一种_频率 频率 等间距 明暗相间 彩色 波判断正误(1)两只相同的手电筒射出的光在同一区域叠加后，看不到干涉图样的原因是干涉图样太细小看不清楚()(2)双缝干涉实验中，双缝的作用是产生两束相干光.()(3)只要两列光波的频率相同，在同一区域叠加时就会产生干涉现象()(4)用单色光做双缝干涉实验时在屏幕上出现明暗相间的条纹()(5)双缝干涉现象说明光具
3、有波的特性()二、决定条纹间距的条件1如图所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差rr2r1.(1)若满足路程差为波长的整数倍，即r_(其中k0,1,2,3，)，则出现亮条纹(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即r2k12(其中k0,1,2,3，)，则出现暗条纹k2双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮条纹和相邻暗条纹是等间距的，这个间距与光的波长、屏幕到双缝的距离和双缝的间距有关波长越长，屏幕到双缝的距离越大，双缝的间距越小，干涉条纹的间距越宽判断正误(1)屏上某处到两缝的间距相等，此处为中央亮条纹()(2)屏上某处到两缝的间距相差半个波长，此处为暗条纹()(3)中央亮条纹处到两缝的路
4、程差为零，因此不管光的波长为多大，此处总为亮条纹()(4)当双缝间距一定时，屏幕上的条纹宽度与光的颜色没有关系()要点一 对双缝干涉实验原理的理解探究导入 如图为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源，发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况在屏幕上观察到什么现象？两条狭缝起什么作用？提示：屏幕上出现明暗相间的条纹光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源1干涉条件：两列光的频率相同、相位差恒定、振动方向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来获得2托马斯杨的双缝干涉实验(1)双缝干
5、涉的装置示意图(如图所示)，有光源、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，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光(3)双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照射到双缝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典例1 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时()A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条
6、纹消失B有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮解析 两束光能发生干涉的条件之一是频率相等利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍会有光亮，故选C.答案 C规律总结双缝干涉问题的三点注意(1)双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝间的间距必须很小(2)光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差，所以一般情况很难观察到光的干涉现象，杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光
7、源(3)在单色光的干涉条纹中，两相邻明纹或暗纹间的距离是相等的，不同色光的条纹间距不相等1由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象这是因为()A两个光源发出光的频率不同B两个光源发出光的强度不同C两个光源的光速不同D这两个光源是彼此独立的，不是相干光源解析：本题考查相干光的条件题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，选项A错误光的强度对光是否产生干涉没有影响，选项B错误光速在真空中是确定的，且它对光的干涉也没影响，选项C错误题中的是两个独立光源，根据物体的发光机理(原子跃迁)，二者产生的不是相干光，选项D正确答案：D2(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光
8、，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解析：频率相同，相位差恒定，振动方向相同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，不会产生干涉条纹，A、C错误，B、D正确答案：BD要点二 决定条纹间距的条件探究导入 如图所示是几种单色光的双缝干涉图样，请问用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同？如果将屏幕远离双缝移动，条纹间距如何变化？改变双缝间的距离条纹如何变化？说明双缝干
9、涉条纹的间距与哪些因素有关提示：红光的条纹间距最宽，紫光的条纹间距最窄屏幕离双缝越远，条纹间距越大双缝间距越大，条纹间距越小与光波波长、双缝到屏的距离及两双缝间距离有关屏上某处出现亮、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相反具体产生亮、暗条纹的条件为：(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|k2k2(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
10、次(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|(2k1)2(k1,2,3，)k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开(3)时间上的关系亮条纹：tnT(n0,1,2,3，)暗条纹：t(2n1)T2(n0,1,2,3，)式中t表示两列光波到同一点的时间差；T1f为光波的周期典例2 如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2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
11、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(已知sin 370.6，cos 370.8)；(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解析(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由ncv1f2f12得1n21.54107 m6107 m因为光程差r2.1106 m，所以N1r12.11066107 3.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍，即半波长的奇数倍，所以P点为暗条纹(2)根据临界角与折射率的关系sin C1n得n1sin 3753由此可知，B光在空气中波长为1n2533.15107 m5.25107 m由路程
12、差r和波长的关系得N2 r1 2.11065.251074，即路程差是波长的整数倍可见，用B光做光源，P点为亮条纹(3)A、B两种光频率不同，不能发生干涉，此时在光屏上只能观察到亮光答案(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析方法技巧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(或空气)中的波长(2)根据亮条纹的判断式rk(k0,1,2，)或暗条纹的判断式r(2k1)2(k0,1,2，)，判断出k的取值，从而判断条纹明暗情况3如图是研究光的双缝干涉用的示意图，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会产生干涉条纹已知入射激光的波长为，屏上的
13、 P 点到两缝S1 和 S2 的距离相等，如果把 P 处的亮条纹记作第 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|12|等于()A9 B10C11D20解析：出现亮条纹的条件是光程差|12|n，n0时，出现0号亮纹；n1时，出现1号亮纹n10时，出现10号亮纹答案：B4如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6107m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹若使用波长为4107 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成
14、的亮、暗条纹的情况是()AP和P1都是亮条纹BP是亮条纹，P1是暗条纹CP是暗条纹，P1是亮条纹DP和P1都是暗条纹解析：橙光和紫光的波长比为橙紫6107 m4107 m32P1点对橙光：rn橙，对紫光：rn橙n32紫3n紫2因为P1与P相邻，所以n1，P1点是暗条纹对P点，因为r0，所以仍是亮条纹，B正确答案：B1单色光的干涉图样(1)干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等(2)中央为亮条纹，两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大科学态度与责任双缝干涉图样特点的应用2白光的干涉图样白光的干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的这是因为：(1)从双缝射出的两列光波
15、中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距最大，紫光的亮条纹间距最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，同一级条纹内紫外红，这样便形成了彩色干涉条纹如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是选项图中的()解析：从干涉图样可知a光的波长大于b光的波长，因此a光的频率小于b光的频率，所以b光的折射率更大选项A应是左侧b光，右侧a光，选项B中射出的两光线应都与复色光平行，A、B错误；由
16、于b光的折射率更大，所以b光的临界角更小，更容易发生全反射，C错误，D正确答案：D1一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，造成条纹的间距不同D各色光通过双缝到达一确定点的距离不同解析：各色光的频率不同、波长不同、在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹答案：A2如图所示，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()A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
17、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、S2的作用是形成相干光源，稍微向上移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光，由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移答案：D3(多选)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用紫光作为光源，当增大两个狭缝与屏之间的距离时，屏上条纹的时间距将变大解析：白光
18、作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；用紫光作光源，当增大两个狭缝与屏之间的距离时，条纹间距将增大，D对答案：BD4如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2r1)应为多大？解析：由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r2r1(2k1)2，其中k1,2,3，为条纹的级数所以当出现第2条暗条纹时，取k2，所以r2r132.又因为cf，所以r2r13c2f.答案：3c2f04课后 达标检测
