人教版選修34 光的干涉 第1課時(shí) 學(xué)案.docx

13.3光的干涉學(xué)習(xí)目標(biāo)：1認(rèn)識(shí)光的干涉現(xiàn)象及光發(fā)生干涉的條件。2理解光的干涉條紋的形成原因及干涉現(xiàn)象的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)干涉條紋的特征。3了解光的干涉條紋的特點(diǎn)，理解用雙縫干涉測光波波長的原理。4知道薄膜干涉是如何獲得相干光源的，了解薄膜干涉產(chǎn)生的原因，知道薄膜干涉在技術(shù)上的應(yīng)用。重點(diǎn)：光的干涉條件及干涉現(xiàn)象的本質(zhì)。難點(diǎn)：光的干涉條紋的形成原因以及干涉條紋的特點(diǎn)，薄膜干涉產(chǎn)生的原因。預(yù)習(xí)新課：一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1物理史實(shí)1801年，英國物理學(xué)家_成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，開始讓人們認(rèn)識(shí)到光的波動(dòng)性。2雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在屏上得到_的條紋。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明光是一種_。（3）現(xiàn)象解釋當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的_倍時(shí)（即恰好等于波長的_倍時(shí)），兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，出現(xiàn)_；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的_倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)_，出現(xiàn)暗條紋。預(yù)習(xí)交流1如何得到兩個(gè)一樣的光源？二、光產(chǎn)生干涉的條件1干涉條件兩列光的_相同、振動(dòng)方向相同、相差恒定。2相干光源發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個(gè)光源。預(yù)習(xí)交流2在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果入射光用白光，在兩條狹縫上一個(gè)用紅色濾光片（只允許紅光通過）遮擋，一個(gè)用綠色濾光片（只允許綠光通過）遮擋，試想：屏上還有干涉條紋嗎？最好親自實(shí)踐探究一下。三、薄膜干涉1像的形成肥皂膜可以認(rèn)為是一個(gè)棱鏡，液膜上的像是液膜前后兩個(gè)面_的光形成的。2彩色條紋的形成當(dāng)用白光照射肥皂膜時(shí)，在膜上不同位置滿足_的加強(qiáng)條件。答案：預(yù)習(xí)導(dǎo)引一、1托馬斯楊2（1）明暗相間（2）波（3）偶數(shù)整數(shù)明條紋奇數(shù)相互削弱預(yù)習(xí)交流1：答案：用單色光先照射單縫，從單縫出來的光再照射相距比較近的雙縫，從雙縫出來的兩列光，就是一樣的相干光源。二、1頻率預(yù)習(xí)交流2：答案：屏上不會(huì)有干涉條紋，因?yàn)殡p縫用紅綠濾光片遮擋后，透過的兩束光頻率不相等，就不是相干光源了，不會(huì)再發(fā)生干涉。三、1反射2不同色光合作探究：問題導(dǎo)學(xué)：一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理透析活動(dòng)與探究11各種機(jī)械波在條件滿足時(shí)都能觀察到穩(wěn)定的干涉圖樣，如果光是一種波，要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要滿足什么條件？2在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，讓一束紅色激光（單一頻率的光）照射擋板上的兩條平行的狹縫，在后面的屏上觀察到光的干涉現(xiàn)象，兩狹縫為什么需相距很近？楊氏那時(shí)沒有激光，他用什么方法獲得相干光源的？3為什么一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象？4光的干涉現(xiàn)象對光的本性的認(rèn)識(shí)有什么意義？遷移與應(yīng)用1：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)p到雙縫s1和s2的路程差為7.5107 m，如果用頻率為6.01014 hz的黃光照射雙縫，試問：（1）該黃光的波長是多少？（2）試通過計(jì)算分析p點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？課堂指導(dǎo)：（1）判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源（雙縫）的路程差（光程差）與波長的比值。（2）要記?。郝烦滩畹扔诓ㄩL整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；等于半波長奇數(shù)倍處為暗條紋。（3）上述結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源情況完全相同。（4）雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很小。（5）光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相位差，所以一般情況很難觀察到光的干涉現(xiàn)象，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二”的方法獲得相干光源。二、雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)活動(dòng)與探究21單色光的干涉圖像有什么特點(diǎn)？2為什么白光的干涉圖像是彩色條紋？遷移與應(yīng)用2一束白光通過雙縫后在屏上觀察到干涉條紋，除中央白色條紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其原因是（）。a各色光的波長不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋間距不同b各色光的速度不同，造成條紋的間距不同c各色光的強(qiáng)度不同，造成條紋的間距不同d各色光通過雙縫到達(dá)一確定點(diǎn)的距離不同指導(dǎo)：用白光做干涉實(shí)驗(yàn)，從紅光到紫光其波長由大到小，它們的干涉條紋間距也是從大到小，屏中央各色光都得到加強(qiáng)，混合成白色，但兩側(cè)因條紋間距不同而分開成彩色，而且同一級(jí)條紋內(nèi)紫外紅。三、薄膜干涉活動(dòng)與探究31薄膜干涉現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？2薄膜干涉現(xiàn)象的特點(diǎn)是什么？3什么是增透膜，它的厚度是多少？4如何用干涉法檢查平面？遷移與應(yīng)用3為了減少在透鏡表面由于光的反射帶來的損失，可以在透鏡表面上涂一層增透膜。當(dāng)薄膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的時(shí)，從薄膜的前后兩個(gè)表面反射回來的光所經(jīng)過的路程差恰好等于半個(gè)波長，使它們干涉相消，減小了反射光的能量，增強(qiáng)了透射光的能量。（1）一透鏡表面涂了一層對綠光折射率為1.38的氟化鎂薄膜，為使波長為5.52107 m的綠光在薄膜上反射疊加相消，求所涂薄膜的厚度是多少。（2）試解釋涂有增透膜的鏡頭為什么呈紫紅色。指導(dǎo)：增透膜的“增透”應(yīng)理解為：兩束反射光相互抵消，反射光的能量減少，由于總的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必須得到增強(qiáng)。增透膜是通過“消反”來確?！霸鐾浮钡摹Ｕn堂檢測：1用波長為的單色光照射單縫o，經(jīng)過雙縫m、n在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則（）。ao到達(dá)a、b的路程差為零bm、n到達(dá)b的路程差為co到達(dá)a、c的路程差為4dm、n到達(dá)e的路程差為22關(guān)于光的干涉，下列說法中正確的是（）。a在雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的b在雙縫干涉現(xiàn)象里，入射光波長變短，相鄰兩個(gè)明條紋間距將變寬c只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉d頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定3在光學(xué)儀器中，為了減少在光學(xué)元件（透鏡、棱鏡等）表面上的反射損失，可在光學(xué)元件表面涂上一層增透膜，利用薄膜干涉相消來減少反射光。如果照相機(jī)鏡頭反鍍薄膜對綠光的折射率為n，厚度為d，它能使綠光在垂直入射時(shí)反射光完全抵消，那么綠光在真空中的波長為（）。a b c4d d4nd4激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛。下面關(guān)于激光的敘述正確的是（）。a激光是縱波b頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同c兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象d利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離5有的眼鏡、較精密的光學(xué)鏡頭的表面都鍍有一層薄膜（常用氟化鎂），叫增透膜，它能減少反射光，增加透射光。增透膜的原理是_。答案：活動(dòng)與探究1：1答案：如果光是一種波，要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要兩列光波的頻率相同，振動(dòng)方向相同，相差恒定，此為光發(fā)生干涉的條件。2答案：兩狹縫相距很近，使光波通過狹縫時(shí)的振動(dòng)情況總是相同的。楊氏用了“一分為二”法，即用強(qiáng)光先照到一條狹縫上，從而獲得單一頻率的光，再通過雙縫，發(fā)生了干涉。3答案：由于不同光源發(fā)出的光的頻率不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和相差，不滿足光發(fā)生干涉現(xiàn)象的條件，故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象。4答案：干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波。遷移與應(yīng)用1：答案：（1）5107 m（2）暗條紋解析：（1）m5107 m；（2）x7.5107 m，所以是暗條紋?；顒?dòng)與探究2：1答案：單色光的干涉圖樣若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等。中央為亮條紋，兩相鄰亮條紋（或暗條紋）間距離與光的波長有關(guān)，波長越大，條紋間距越大。2答案：白光的干涉圖樣若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的。這是因?yàn)椋海?）從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋。（2）兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。遷移與應(yīng)用2：a解析：各色光的頻率不同，波長不同，在屏上得到的干涉條紋的寬度不同，各種顏色的條紋疊加后得到彩色條紋?；顒?dòng)與探究3：1答案：如圖所示，豎直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，從膜的前、后表面反射的兩列光波疊加。在某些位置，這兩列波疊加后互相加強(qiáng)，則出現(xiàn)亮條紋；在另一些地方，疊加后互相削弱，則出現(xiàn)暗條紋。故在單色光照射下，就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋；若在白光照射下，則出現(xiàn)彩色干涉條紋。2答案：每一條紋呈水平狀態(tài)排列；由于各種色光干涉后相鄰兩亮紋中心的距離不同，所以若用白光做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，會(huì)觀察到彩色干涉條紋。3答案：照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面常鍍一層透光的膜，膜的上表面與玻璃表面反射的光發(fā)生干涉，由于只有一定波長（一定顏色）的光干涉時(shí)才會(huì)相互加強(qiáng)，所以鍍膜鏡頭看起來是有顏色的。鍍膜厚度不同，鏡頭的顏色也不一樣。一般增透膜的厚度是光在薄膜介質(zhì)中傳播的波長的，即d，若厚度為綠光在薄膜中波長的，則鏡頭看起來呈淡紫色。4答案：如圖所示，被檢查平面b與標(biāo)準(zhǔn)樣板a之間形成了一個(gè)楔形的空氣薄膜，用單色光照射時(shí)，入射光從空氣膜的上、下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋。被檢查平面若是平的，空氣膜厚度相同的各點(diǎn)就位于一條直線上，干涉條紋平行；若被檢查表面某些地方不平，那里的空氣膜產(chǎn)生的干涉條紋將發(fā)生彎曲。遷移與應(yīng)用3：答案：見解析解析：（1）由n得，光在鍍膜中的波長m4107m所以所涂薄膜的厚度是1107m。（2）入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光干涉相消，由于人眼對綠光最敏感，綠光又居可見單色光的中間，所以增透膜的厚度等于綠光在薄膜中波長的，以消除的綠光為中心，這樣紅光和紫光沒有得到顯著的消弱，從鏡頭反射回來的光以紅光和紫光為主，所以涂有增透膜的鏡頭呈紫紅色。課堂檢測1bd解析：振動(dòng)一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿足xn（n0,1,2,3，）。2c解析：在雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋間距是相等的，入射光的波長越長，相鄰兩個(gè)明條紋間距越