1、1 新情境激趣引航很多摄影爱好者在扫描贴在玻璃板表面的底片时常会在扫描后的图象上看到一圈圈明暗相间的光环，如图所示这就是光的现象牛顿环你知道牛顿环是怎样形成的吗？2 新知识预习探索学习目标 1.知道光的干涉现象，并能从光的干涉现象中说明光是一种波2.理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因3.了解相干光源，掌握产生干涉的条件新知预习一、杨氏干涉实验1实验过程：让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个光源，它们的振动情况总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加2实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹3实验结论：证明光是一种波4现象解释：当两个光源与屏上
2、某点的距离之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，这里出现暗条纹二、光的干涉条件1干涉条件：两列光的频率相同，振动方向相同，相位差恒定2相干光源：能发生干涉的两列光称为相干光，这两个光源称为相干光源问题探索想一想问题1 为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象？提示：由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置问题2 在双缝干涉实验中，如果入射光用白光，在两条狭
3、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，试想：屏上还有干涉条纹吗？提示：屏上不会有干涉条纹，因为双缝分别用红、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.3 新课堂互动探究 知识点一光的干涉条件重点聚焦频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两个相干光源发出的光相遇，才能产生稳定的干涉现象 典例精析 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相同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】题中两光源发出的光都是白光，频率不确
4、定，没法比较，选项A错误；光的强度对光的干涉没有影响，选项B错误；光速在真空中是确定的，它对光的干涉也没有影响，选项C错误；相干光源须为同频率的单色光源，而不同光源发出的光频率一般不同，所以不会产生干涉现象选项D正确【答案】D【方法归纳】一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一光源的不同部分发出的光振动情况往往不同，而点光源发出的光或经同一束光分出的两束光的振动情况是相同的跟踪练习1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干涉图样太细小看不清楚D两个光源是非相干光源【解析】两只手电筒属两个各自独立发光的光源，根据物
5、体的发光机理，二者发出的光是非相干光，因此它们照射到同一点时不发生干涉，因此无干涉条纹，故选项A、B、C错误，D正确【答案】D知识点二屏上某处出现明、暗条纹的条件重点聚焦1类比理解同波的干涉一样，光的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，则该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，则该点是减弱点因此，出现明条纹的条件是路程差k，k0,1,2，；出现暗条纹的条件是路程差(2k1)2，k0,1,2，.2推导(1)如图所示，若P是亮条纹，则r2r1k(k0,1,2，)由图知r21L2x
6、d22，r22L2xd22，则r22r212dx，由于d很小，r2r12L，所以r2r1dLx，xr2r1LdkLd(k0,1,2，)(2)同理r2r1(2k1)Ld2(k0,1,2，)，可得x(2k1)Ld2(k0,1,2，)，该处出现暗条纹(3)相邻两暗条纹间的距离与相邻两亮条纹间距均为xLd.注意说明：(1)当k0时，即图中S1、S2到达P点的路程差为零，P一定是振动加强点，出现明纹，又叫做中央明纹(2)当k1时，为第一明纹，由对称性可知在P点的下方也有和P点上方相对称的条纹典例精析双缝干涉实验中，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f27.5
7、1014 Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现明条纹还是暗条纹？【答案】亮条纹 暗条纹【解析】如右图所示，双缝S1、S2到光屏上任一点P的路程之差rS2S2当r等于单色光波长的整数倍时，由S1和S2发出的光同时到达波峰或波谷，在P点互相加强，P点出现明条纹；当r等于单色光半个波长的奇数倍时，S2达到波峰，S1达到波谷，这样由S1和S2发出的光在P点互相抵消，出现暗条纹单色光f1的波长1cf1 31085.01014 m0.6106 m0.6 m.单色光f2的波长2cf2 31087.51014 m0.4106 m0.4 m.可见r11，r2322.可见：用单色光f1照射时，P处应出现
8、亮条纹，用单色光f2照射时，P处应出现暗条纹【方法归纳】判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差与波长的比值应记住，当光程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长的奇数倍处为暗条纹跟踪练习2(多选)线光源a发出的光波长为480 nm，线光源b发出的光波长为672 nm，光屏上有双缝路程差为s11.68 m的P点和s与双缝的路程差为s21.44 m的Q点，则()A用a做双缝干涉实验，屏上与双缝路程差为s11.68 m的P处将出现暗条纹B用b做双缝干涉实验，P处将出现亮条纹C用a做双缝干涉实验，屏上与双缝路程差为s21.44 m的Q处将出现亮条纹D用b做双缝干涉实验，屏上
9、与双缝路程差为s31.008 m的M处将出现亮条纹AC【解析】双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长的整数倍的地方，两束光互相加强，出现亮条纹；屏上到双缝的路程差等于半波长的奇数倍的地方，两束光互相减弱，出现暗条纹题中两光源发出的光的半波长分别为12112480109 m2.40107 m，12212672109 m3.36107 m.P、Q、M三处到双缝的路程差可表示为：s11.68106 m7(121)5(122)，s21.44106 m6(121)，s31.008106 m3(122)可见，用a、b两光源做双缝干涉实验时，屏上P处到双缝的路程差都等于半波长的奇数倍，P处均出现暗条纹，
10、A正确，B错误；用a做双缝干涉实验时，屏上Q处到双缝的路程差恰等于半波长的偶数倍，Q处应为亮条纹，C正确；用b做双缝干涉实验时，屏上M处到双缝的路程差恰等于半波长的奇数倍，M处应为暗条纹，D错误4新思维随堂自测1.一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下列关于杨氏干涉
11、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照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽【解析】在杨氏干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，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错误照射单缝的单色光频率越高，两相干光的光波波长越短，屏上的条纹应越窄，故选项D错误【答案】B3如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷在此刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为
12、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三个位置都出现亮纹BB位置出现暗纹CC位置出现亮或暗条纹由其他条件决定D以上结论都不对A【解析】在干涉现象中，所谓“振动加强点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同的，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某时刻它也可以位于平衡位置(如图中C点)；所谓“振动减弱点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波长的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置，对光波而言，该点是完全暗的本题中，A、B、C连线上所有点到缝S1、S2的距离
13、相等，所以A、B、C三点都是振动加强点，屏上对应出现的是亮条纹，所以A正确4.如图所示，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()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【解析】由 cf 知f变小，变大若出现第二条暗条纹，则P到双缝的光程差x32，当变大时，x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】B5 新视点名师讲座(1)如图甲所示，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_(填“
14、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_(填“变宽”“变窄”或“不变”)暗条纹变宽(2)如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出已知入射角为i，A与O相距L，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.【答案】(2)n2sin2i2siniL【解析】(1)由于 7.95107 m5.30107 m 1.5，路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹若改用更大波长的光做双缝干涉，由于相邻条纹间距与波长成正比，故条纹间距变宽(2)设折射角为r，根据折射定律sinisinrn，由几何关系有L2dtanr，解得d n2sin2i2siniL.【点拨】光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹相邻条纹间距与波长成正比.
