物理选择性必修 第一册第1节 光的干涉授课课件ppt

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1.认识干涉条纹的特点，知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件.2.能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特点，能运用条纹间距的公式进行计算.3.理解薄膜干涉，认识科学与社会之间的联系.
一、光的双缝干涉现象将一支激光笔发出的光照射在双缝上，双缝平行于屏，在屏上观察到了明暗相间的条纹.
思考：一般光源发出的光很难观察到干涉现象，这是什么原因?提示： 一般光源发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差，不具备相干光源的条件.
三、薄膜干涉1.相干光波：肥皂膜的前、后表面反射回来的两组光波.2.肥皂膜的特点：由于重力的作用，从膜的上部到膜的下部呈现楔形.3.彩色光带：太阳光是由许多不同颜色的单色光组成的，不同颜色的光在不同的位置满足明条纹和暗条纹的条件.4.薄膜干涉的应用：相机镜头上镀上增透膜，增加透射，减少反射.
1.正误判断.(1)两只完全相同的灯泡发出的光能产生干涉现象.(　　)(2)光和机械波一样，产生稳定的干涉图样需要一定的条件.(　　)(3)水面上的油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果.(　　)
2.(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.双丝灯泡C.出自一个光源的两束光D.一束平行单色光经双缝后分为的两束光
3.(多选)关于光的干涉，下列说法不正确的是(　　)A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定C.频率相同、振幅相同的两束光才能产生干涉D.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现明条纹
思考：波的干涉现象是两列波在传播中相遇叠加而形成的，是波的特性.产生稳定干涉现象的条件是有相干波源——频率相等、振动方向相同、相位差恒定的两列波，干涉图样中的“明”“暗”条纹就是相干波源叠加形成的振动“加强区”和“减弱区”.在1801年英国物理学家托马斯·杨成功地观测到了光的双缝干涉现象，这对研究光的本性提供了什么样的帮助作用?
提示： 从实验的角度证实光是一种波.
一、干涉条纹和光的波长之间的关系
例1.双缝干涉实验装置如图所示，当使用波长为6×10-7 m的橙光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的明条纹.若使用波长为4×10-7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的明、暗条纹的情况是(　　)A.P和P1都是明条纹B.P是明条纹，P1是暗条纹C.P是暗条纹，P1是明条纹D.P和P1都是暗条纹
解析 ：从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P的路程差为零，因此P处是明纹，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P处都是明纹.而P1到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1-P1S2|=600 nm=λ橙，则两列光波到达P1时的振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现明条纹.当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1-P1S2|=600 nm= λ紫，则两列光波到达P1时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1时就相互削弱，因此，出现暗条纹.综上所述，选项B正确.
思考：如图所示，几种单色光的双缝干涉图样，请问：
(1)单色光干涉时相邻两明条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗?(2)用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样完全一样吗?提示： (1)相等 (2)不一样
二、双缝干涉图样的特点
2.白光的干涉图样若用白光作光源，则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明条纹，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，即红光的明条纹间距宽度最大，紫光的明条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹.
例2.甲图为双缝干涉实验的装置示意图.乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央明条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a'为中央明条纹.若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短.则以下说法正确的是(　　)A.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
解析 ：根据双缝干涉图样的特点，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，因此A正确，B、C、D错误.答案：A
思考：酒精灯的灯焰能发出明亮的黄光.把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜.把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像.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?提示： 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条纹.
三、薄膜干涉现象及其应用
1.薄膜干涉的成因及特点(1)形成原因①由薄膜的前、后表面的反射光叠加而形成明暗相间的条纹.②如果膜的厚度为h，折射率为n，前、后表面的反射光的光程差为2h.若满足2h为膜中波长的整数倍时，该处出现明条纹；满足2h为膜中半波长的奇数倍时，该处出现暗条纹.
(2)特点：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前、后两表面反射的光的光程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹为水平方向.
2.应用(1)等倾法检查平面平整度如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层.用单色光照射时，空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉.空气厚度相同的地方，两列波的光程差相同，两列波叠加时互相加强或减弱的情况相同，因此若被测面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如果干涉条纹是弯曲的，就表明被测平面不平整.
(2)增透膜①原理：为了减少光学装置中的反射损失，可在元件表面涂一层透明薄膜，一般是氟化镁.如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，相互叠加，当光程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光产生相消干涉，反射光的能量几乎等于零.透射光的能量得到加强.
例3.(多选)如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查被检体N的上表面的平直情况，观察到的现象如图乙所示，A和B对应P和Q，则条纹中的P和Q的情况说明(　　)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.N的上表面A处向下凹陷D.N的上表面B处向下凹陷
解析 ：P处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹提前出现，可见P处对应的检测平板上的A点所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，故C正确，A错误；从弯曲的条纹可知，Q处空气薄膜凹陷，即N的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误.答案：BC
1.(多选)用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻明条纹的位置，c为中央明条纹，则(　　)A.由O到达a、b的路程差为零B.由M、N到达b的路程差为λC.由O到达a、c的路程差为4λD.由M、N到达e的路程差为2λ
2.关于光的干涉，下列说法正确的是(　　)A.在双缝干涉现象中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B.在双缝干涉现象中，把入射光由波长较长的红光换成波长较短的紫光，相邻两个明条纹间距将变宽C.在双缝干涉现象中，将绿光换为红光，相邻两个明条纹间距将变宽D.在双缝干涉现象中，入射光为白光时得到的彩色条纹为内红外紫