高中物理 第十三章 第三節(jié) 光的干涉學(xué)案 新人教版選修34.docVIP

第十三章 光3.光的干涉【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）認(rèn)識光的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生光干涉的條件；（2）理解光的干涉條紋形成原理，認(rèn)識干涉條紋的特征；（3）用波動說來說明明暗相間的干涉條紋【重點難點】雙縫干涉產(chǎn)生的條件，認(rèn)識干涉圖樣的特征。雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的條件?！菊n前預(yù)習(xí)】一、 楊氏雙縫干涉實驗1.1801年，英國物理學(xué)家（17731829）在實驗室里成功的觀察到了光的干涉2.雙縫干涉實驗（1）實驗過程：讓一束平行的單色光投射到一個有兩條狹縫的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個波源，他們的頻率、相位和振動方向總是相同的，兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間相互疊加發(fā)生干涉.(2)實驗現(xiàn)象:在屏上得到明暗相間的條紋（3）實驗結(jié)論：證明光是一種波.(4)現(xiàn)象解釋：s1、s2相當(dāng)于兩個頻率、相位和振動方向相同的波源，當(dāng)兩個光源與屏上某點的距離只差等于半波長的偶數(shù)倍時（即恰好等于波長的整數(shù)倍時），兩列光波在這點相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋;當(dāng)兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時，兩列光波在這點相互減弱,出現(xiàn)暗條紋。二、光產(chǎn)生干涉的條件1.干涉條件：兩列波的頻率相同、振動方向相同、相位差恒定2.相干光源：發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個光源。三、雙縫干涉條紋特征一系列平行的明暗相間的等間距條紋；各級明暗紋在中央明紋兩側(cè)對稱分布。 相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間的距離為；各種色光的波長由長到短的順序為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫頻率由低到高的順序依次為：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫【預(yù)習(xí)檢測】1平行光照射在雙縫上，在屏上得到干涉條紋，當(dāng) （ ）a雙縫到屏的距離增大時，干涉條紋間距也增大b雙縫間距減小時，干涉條紋間距也減小c波長變短，保持光強(qiáng)不變時，則條紋間距也不變d波長不變，光強(qiáng)減弱時，則條紋間距也不變2如果把楊氏雙縫干涉裝置從空氣中移到透明液體中做實驗，同樣條件下則條紋寬度 （ ）a增大b減小c不變d缺少條件，無法判斷圖33雙逢干涉實驗裝置如圖3所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為l，調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以見到清晰的干涉條紋，關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是( )a若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化b若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋c若將像屏向上平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋d若將像屏向上平移一小段距離，屏上的干涉條紋將將不會發(fā)生變化【參考答案】【預(yù)習(xí)檢測】1.a,d 2.b 3.b,c 堂中互動【典題探究】例1能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩束光是（ ）a頻率相同、振幅相同的兩束光b頻率相同、相位差恒定的兩束光c兩只完全相同的燈光發(fā)出的光d同一光源的兩個發(fā)光部分發(fā)出的光分析：比例考察的是對“相干條件”的了解解答：只有頻率相同、相差恒定、振動方向相同的光波，在它們相遇的空間里能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，觀察到穩(wěn)定的干涉圖樣，但是，光波并不是一列連續(xù)波，它是由一段段不連續(xù)的具有有限長度的所謂“波列”組合而成的，并且波動間的間歇也是不規(guī)則的。兩個獨立光源發(fā)出的光，即使是“頻率相同的單色光（實際上嚴(yán)格的單色光并不存在），也不能保持有恒定的相差。因此，為了得到相干光波，通常是把同一光源發(fā)出的一束光分成兩束。楊氏雙縫干涉實驗中，所以在光源和雙縫間設(shè)置一個狹縫，就是讓點光源發(fā)出的一束光，先經(jīng)第一個縫產(chǎn)生衍射，使得由雙縫得到的兩束光成為相干光波。光源發(fā)光是以原子為發(fā)光單位的，由前面分析可知，我們無法使兩只完全相同的燈泡、同一光源的兩個發(fā)光部分發(fā)出頻率相同、相差恒定的光。這樣的光源不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，無法觀察到干涉圖樣。所以應(yīng)選b。例2如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，屏上o點到雙縫s1、s2的距離相等。當(dāng)用波長為0.75m的單色光照射時，p是位于o上方的第二條亮紋位置，若換用波長為0.6m的單色光做實驗，p處是亮紋還是暗紋？在op之間共有幾條暗紋？分析：p點是暗紋還是暗紋，關(guān)鍵取決于p到s1和s2的路程差r=r2r1；p是第幾級明（暗）紋，關(guān)鍵取決于r是光波長（半波長）的多少倍。解答：當(dāng)用波長為1=0.75m單色光時p為o上方第二條亮紋，所以p到雙縫s1、s2的距離差r=21=20.75m=1.5m.改用2=0.6m.的單色光時，路程差r=2，所以p和為暗紋，從o到p路程差由零逐漸增大，必有路程差為和2的兩點，即op之間還有兩條暗紋。例3 試分析白光通過雙縫在屏上的干涉圖樣。 解：由圖可知各種色光到屏中間o的光程差均為零，所以各種色光在o點全部是加強(qiáng)點，這些加強(qiáng)的各種色光合成后為白色明亮光帶。由o向p移動，光程差由零逐漸增大，因可見光中紫光波長最短，單看暗紋情況，最先出現(xiàn)的是紫光暗紋。再依次出現(xiàn)靛、藍(lán)、綠、黃、橙、紅暗紋，同時單看亮紋時最先出現(xiàn)的亮紋也是紫色亮紋，再依次出現(xiàn)靛、藍(lán)、綠、黃、橙、紅亮紋。綜合上述分析：白光通過雙縫在屏上的干涉圖樣是中央為白亮紋，兩邊是對稱的明暗相間的彩色條紋，并且同種色光的亮紋間距相等。例4用單色光做雙縫干涉實驗時，已知屏上一點p到雙縫的路程差，當(dāng)單色光波長時，p點將形成亮紋還是暗紋，若單色光波長呢？此時在中央亮紋和p點之間有幾條暗紋？答案：亮紋；暗紋，兩條 例5如下圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是否平整的裝置，所用的單