人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉授课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉授课课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了图4-3-1，图4-3-2，波峰与波峰，波谷与波谷，偶数倍，整数倍，波峰与波谷，奇数倍，ABC，图4-3-3等内容，欢迎下载使用。

1.了解相干光源,知道光的干涉条件,知道杨氏干涉实验的设计原理.2.通过光的双缝干涉实验,认识双缝干涉图样的特征.3.知道光的路程差的概念,知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系.4.知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象.
光的干涉是机械波干涉知识在光学领域的延伸,二者的本质都是波的叠加,通过这部分内容的教学可以使学生对干涉现象的物理过程有更具体的了解,进一步加深学生对光的波动性的认识.本节从肥皂膜彩色条纹出发,引出光的干涉问题,再通过分析光的双缝干涉实验原理来探究光的干涉条纹特征和产生条件.然后利用数学推导得到干涉条纹、相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系,并对实验现象进行解释.最后利用光的干涉知识分析肥皂膜条纹的成因.光的双缝干涉条纹特征和产生条件是重点,相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系的推导和对用肥皂膜做薄膜干涉实验时产生彩色条纹的原因的解释是难点.
学习任务一:对光的双缝干涉的理解
[教材链接] 阅读教材90~91页,填写光的干涉的相关知识(1)如图4-3-1为单色光的双缝干涉的示意图,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,在后面的屏上出现光的干涉图样.(2)光的干涉:两列频率相同的光波在空间传播时相遇,使得某些区域相互　　　　,某些区域相互　　　　,且加强区域和减弱区域是相互　　　　的,这种现象称为光的干涉.
(3)两列光波发生干涉的条件:频率　　　　、振动方向相同、相位差　　　　. (4)双缝干涉条纹的特征:明暗　　　　、互相　　　　、间距　　　　的直条纹. (5)杨氏双缝干涉实验的意义:证明了光是一种　　　. 
例1 用一束单色光做杨氏双缝干涉实验,经双缝后光照射到光屏上,可观察到的图像是图4-3-2中的(　　)
[解析] 光的干涉图像是等间距、明暗相间的条纹,故选项D正确.
变式 [2021·辽宁省实验中学期末] 在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.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),则(　　)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纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹依然存在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] 红光和绿光的频率不同,不能产生干涉现象,故不能产生干涉条纹,但屏上仍有光亮.
在光的干涉实验中(1)单缝的作用:获得一个线光源,使通过单缝的光频率相同,且振动方向相同.(2)双缝的作用:获得两个振动情况完全相同的相干光源.(3)用单色光做实验时,屏上出现明暗相间的条纹;用白光做实验时,屏上出现彩色条纹.
[科学思维] (1)出现亮条纹的条件①在屏上　　　　　　　或　　　　　　　相叠加. ②两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的　　　　　(或波长的　　　　　). (2)出现暗条纹的条件①在屏上　　　　　　　相叠加. ②两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的　　　　　. 
学习任务二:对双缝干涉出现明、暗条纹的判断
例2 频率为6×1014 Hz的单色光从小孔S1和S2投射到屏上,并且通过两小孔时振动情况相同.若屏上的点P到S1与S2的路程差为3×10-6 m,问 P点出现亮条纹还是暗条纹?设O为到S1和S2路程相等的点,则P、O间(不包括P点和O点的条纹)有几条暗条纹?几条亮条纹?
变式 (多选)[2020·山东潍坊一中月考] 杨氏双缝干涉实验证明光的确是一种波.一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波发生干涉,产生的干涉图样如图4-3-3所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷.若放置光屏,则下列说法正确的是(　　 )A.A点出现亮条纹B.B点出现亮条纹C.C点出现暗条纹D.C点出现亮条纹
[解析] 波峰与波峰相遇处或者波谷与波谷相遇处振动加强,所以A点与B点出现亮条纹,波峰与波谷相遇处振动减弱,所以C点出现暗条纹,故选项A、B、C正确,选项D错误.
[教材链接] 阅读教材第93页,填写薄膜干涉的相关知识.(1)薄膜干涉的形成原因:从薄膜的　　　　、　　　　表面反射出两列相干光波发生干涉.如图4-3-4所示,照射到液膜上的光线从前、后两个表面反射回来,形成两列光波.由于这两列光波是由同一入射光波产生的,因此频率相同、相位差恒定,满足干涉条件. (2)薄膜干涉的应用:检查光学平面的平整度,增透膜.
学习任务三:薄膜干涉成因和应用
例3 劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图4-3-5甲所示:将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上,在一端夹入两张纸片,从而在两块玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后,从上向下看的干涉条纹如图乙所示.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.现若将图甲所示的装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气膜后,从上向下观察到的干涉条纹 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失
变式 (多选)如图4-3-6所示,把一个上表面是平面、下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上,让单色光从上方垂直射入,从上往下看凸透镜,可以看到亮暗相间的圆环状条纹,则(　　 )A.圆环状条纹是光在凸透镜上、下两个玻璃表面的反射光的干涉造成的B.圆环状条纹是平面玻璃和凸透镜之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的C.若将凸透镜的凸面曲率半径增大,而其他条件保持不变,则圆环状条纹的亮条纹间距变大D.若改用波长更长的单色光照射,而其他条件保持不变,则圆环状条纹的亮条纹间距变小
[解析] 当单色光垂直射入凸透镜时,光的传播方向不变,而当光从凸透镜射入空气时,一部分光发生反射,另一部分光透射进入空气,当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时,又有一部分光发生反射,这样的两列反射光是相干光,它们在凸透镜的下表面相遇,当这两列光的光程差为波长的整数倍时是亮条纹,当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹,故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹,A错误,B正确;
若将凸透镜的凸面曲率半径增大,而其他条件保持不变,则相同位置处的空气层的厚度变小,所以观察到的圆环状条纹的亮条纹间距变大,C正确;若改用波长更长的单色光照射,而其他条件保持不变,则观察到的圆环状条纹的亮条纹间距变大,D错误.
薄膜干涉的特点(1)由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的,所以观察时眼睛与光源应在薄膜的同一侧.(2)在光的薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方,因此又叫等厚干涉,每一条纹都是水平的.(3)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.
1.如图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,所用的单色光是用普通光加滤光片产生的.检查过程中所观察到的干涉条纹是由两个表面反射的光叠加而成的,这两个表面是(　　)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
[解析] 干涉法的原理是单色光的薄膜干涉,这里的薄膜指样板与待测玻璃板之间的空气层.
2.(多选)图甲为双缝干涉实验的装置示意图.图乙为用绿光进行实验时在屏上观察到的条纹情况,a为中央亮条纹,图丙为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况,a'为中央亮条纹.已知在红光、绿光和紫光中,红光的波长最长,紫光的波长最短.以下说法不正确的是(　　 )A.丙图比乙图条纹的间距大B.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长D.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短
[解析] 根据双缝干涉图样的特点可知,入射光的波长越长,同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大.由本题的条件可确定,另一种颜色的单色光比绿光的波长长,A、B正确,C、D错误.
3.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和S2的距离之差为2.1 μm.若分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,则在P点处产生的条纹是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m;
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时临界角为37°.
1.(薄膜干涉)汽车在行驶时常会滴下一些油滴,滴下的油滴在带水的路面上会形成一层薄油膜,并呈现出彩色,这是由于(　　)A.光的衍射 B.光的折射C.光的干涉 D.光的反射
[解析] 油膜在白光的照射下发生了干涉现象,因不同颜色的光波长不同,干涉条纹宽度不同,于是形成了彩色的干涉条纹.
2.(对杨氏双缝干涉实验的理解)(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.用白光作为光源,屏上将呈现彩色的条纹D.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
[解析] 白光作为光源,屏上将呈现彩色的条纹,用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹.
3.(双缝干涉现象及干涉图样)(多选)如图4-3-7所示是光的双缝干涉的示意图.下列说法中正确的是(　　)A.单缝S的作用是为了增加光的强度B.双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线光源C.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二条暗条纹D.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为波长λ时,产生中央亮条纹