物理第1节 光的干涉优质学案

5.1光的干涉

【学习目标】

1.观察光的干涉现象，能说出光的干涉条纹的特点．

2．能说出干涉现象产生的原因以及出现明条纹或暗条纹应满足的条件．

3．明确相干光源的概念，熟记产生稳定干涉现象的条件．

【课上探究】                     

知识点1：光的双缝干涉及其产生条件

思考与交流

1.回顾，机械波的干涉现象是怎样的？

2.机械波的干涉条件是什么？

3.机械波干涉图样中，什么地方出现亮条纹？什么地方出现暗条纹？如何判断？

4.如何获得光的相干光源？

5.类似于机械波的干涉，你能得出光的干涉条纹中，哪些地方出现明条纹？哪些地方出现暗条纹？

总结与提升

1.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，

2.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．

3.明暗条纹条件：两束频率相同和振动情况完全一致的相干光，当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长λ的整数倍时，两列光波在这点相互加强，出现      当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长λ2的奇数倍时，两列光波在这点相互减弱，出现     

练习与拓展

例1. (多选)以下光源不可作为相干光源的是(　　)

A．两个相同亮度的烛焰

B．两个相同规格的灯泡

C．双丝灯泡

D．出自一个光源的两束光

变式训练1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是为什么？

知识点2：光的双缝干涉公式

思考与交流

1.光的双缝干涉条纹特征，如条纹宽度、间距等，与光的波长或频率有关吗？

2．不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有什么不同？

3.条纹宽度与哪些因素有关？试推导。

总结与提升

1.单色光的干涉图样特点

(1)中央出现的总为亮纹，两边则为明暗相间的条纹．

(2)两相邻亮纹(或暗纹)间的距离相等，且波长越长，这个间距越大．因此，比较相邻亮(暗)纹的间距，红光的最大，紫光的最小．

2.条纹间距：Δx＝λ.

练习与拓展

例2.关于光的干涉，下列说法中正确的是(　　)

A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的

B．在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄

C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉

D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定

变式训练2. 如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7 m．则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．

知识点3：薄膜干涉及其应用

思考与交流

劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图2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乙所示，干涉条纹有如下特点：

图2

(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置有什么规律？

(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差相等吗？

（3）现若在图甲的装置中增加一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　)

A．变疏  B．变密  C．不变  D．消失

练习与拓展

例3．(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度，如图2(a)所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b)所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是(　　)

A．N的上表面A处向上凸起

B．N的上表面B处向上凸起

C．条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同

D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同

【课后巩固】

1．煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图13­3­6所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体一定__________瓦斯．

2．（多选）下列说法正确的是（  ）

A．直接用强光照射双缝，发生干涉．

B．两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干涉现象．

C．用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹．

D．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光

3．如图所示，用频率为ƒ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（r2-r1）应为（  ）

A．c/2ƒ        B．3c/2ƒ

C．2c/3ƒ       D．5c/2ƒ

4．如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向左移动，则（  ）

A．不再产生干涉条纹

B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变

C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向上移

D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移

5.用如图9所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些食盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转900，观察到的现象是(　　)

A．当金属丝圈旋转时，干涉条纹同方向旋转

B．当金属丝圈旋转时，干涉条纹反方向旋转

C．当金属丝圈旋转90时，干涉条纹同方向旋转90°

D．干涉条纹保持原来状态不变

参考答案

例1　ABC

变式1它们发出的光相位差不恒定，不是相干光源

例2　ABC

变式2明条纹  

例3  BC

课后巩固：

1.含

2. CD

3. B

4. B

5. D