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1、第十三章,光,第三節(jié)光的干涉,課前預(yù)習(xí),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。2．實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示,楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),托馬斯楊,3．實(shí)驗(yàn)過程如圖，讓一束平行的_________投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距_________，兩條狹縫就產(chǎn)生兩個(gè)光源，它們的振動(dòng)情況總是_________，兩光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相_________。4．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在屏上得到_____________的條紋。5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明光是一種_________。,單色光,很近,相同的,疊加,明暗相間,波,6．現(xiàn)象解釋當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的
2、距離之差等于半波長的_________時(shí)(即恰好等于波長的_________時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)_________；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于_________________時(shí)，兩列光在這一點(diǎn)______________，這里出現(xiàn)暗條紋。,偶數(shù)倍,整數(shù)倍,亮條紋,半波長的奇數(shù)倍,相互削弱,1．干涉條件兩列光的_________相同、_________方向相同、_________差恒定。2．相干光源發(fā)出的光能夠發(fā)生_________的兩個(gè)光源。,光發(fā)生干涉的條件,頻率,振動(dòng),相位,干涉,『判一判』(1)托馬斯楊用光的干涉實(shí)驗(yàn)證明了光是一種波。()(2)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，
3、中央亮紋的寬度最大。()(3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋是由光的路程差所決定的()(4)用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較長的光。()(5)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉(),√,,√,√,√,『選一選』如圖所示，從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們?cè)谀骋粎^(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因?yàn)?)A．手電筒射出的光不是單色光B．干涉圖樣太細(xì)小看不清楚C．周圍環(huán)境的光太強(qiáng)D．這兩束光為非相干光源解析：兩束光為非相干光源，不滿足干涉產(chǎn)生的條件。,D,『想一想』有同學(xué)認(rèn)為兩列相干光疊加時(shí)，只有波峰、波峰相遇或波谷、波谷相遇才出現(xiàn)明條紋；只有波峰、波谷相遇
4、才出現(xiàn)暗條紋。請(qǐng)問，這種說法對(duì)嗎？為什么？答案：不對(duì)。只要相遇處兩列光振動(dòng)方向始終相同，就出現(xiàn)亮條紋；只要相遇處兩列光振動(dòng)方向始終相反，就出現(xiàn)暗條紋。,課內(nèi)探究,很多攝影愛好者在掃描貼在玻璃板表面的底片時(shí)常會(huì)在掃描后的圖象上看到一圈圈明暗相間的光環(huán)，如圖所示。這就是光的現(xiàn)象——牛頓環(huán)。你知道牛頓環(huán)是怎樣形成的嗎？提示：是由光的干涉現(xiàn)象形成的。,探究一對(duì)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解,1．雙縫干涉的裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。2．單縫屏的作用獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況。,3．雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同
5、和振動(dòng)情況完全一致的相干光。4．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致，即振動(dòng)方向總是相同；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反。具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為：,如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若用λ1＝510－7m的光照射，屏上O點(diǎn)是中央亮條紋，屏上A點(diǎn)為第二級(jí)亮條紋所在處。若換用λ2＝410－7m的光照射時(shí)，屏上O點(diǎn)處是什么情況，屏上A點(diǎn)處又是什么情況？,,解題指導(dǎo)：本題主要考查雙縫干涉原理，路程差與波長的數(shù)量關(guān)系。當(dāng)路程差d滿足光波波長的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為亮條紋，當(dāng)路程差d為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為暗條紋。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕某同學(xué)自己動(dòng)
6、手利用如圖所示的器材，觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當(dāng)他用一束陽光照射到A上時(shí)，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能是()A．單縫S太窄B．單縫S太寬C．S到S1和S2距離不等D．太陽光不能作光源,B,解析：本實(shí)驗(yàn)中，單縫S應(yīng)非常窄，才可看做“理想線光源”，也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬。故B正確，A錯(cuò)誤；S到S1和S2距離不等時(shí)，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮紋，C錯(cuò)誤；太陽光可以作光源，屏上將出現(xiàn)彩色條紋，D錯(cuò)誤。,如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣，請(qǐng)問：(1)單
7、色光干涉時(shí)相鄰兩亮條紋的間距和相鄰兩暗條紋的間距相等嗎？(2)用不同顏色的光做干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)干涉圖樣完全一樣嗎？提示：(1)相等(2)不一樣,探究二雙縫干涉圖樣的特點(diǎn),1．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，兩相鄰亮紋(或暗紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越大，條紋間距越大。,2．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)?1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都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，即紅光的亮紋間寬度最大。紫光亮紋間
8、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。,特別提醒：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。,如圖(甲)所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，(乙)圖為用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏上觀察到的條紋情況，a為中央條紋，(丙)圖為換用另一顏色的單色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況，a′為中央亮條紋，則以下說法正確的是(),A,A．(丙)圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．(丙)圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．(丙)圖可能
9、為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．(丙)圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短解題指導(dǎo)：求解該類題目需思考以下兩個(gè)問題：(1)乙、丙兩圖中，哪個(gè)條紋間距較大？(2)雙縫干涉圖樣中條紋間距與單色光的波長有什么關(guān)系？解析：根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)，入射光的波長越長，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大，由題意可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長長，因此B、C、D錯(cuò)，A對(duì)。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕(多選)在光的雙縫干涉現(xiàn)象中，下列描述正確的是()A．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較長的光B．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較短的光C．單色光雙縫干
10、涉條紋中，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D．在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由波長長的光換成波長短的光，相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變窄解析：條紋間距與光的波長成正比，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是波長較長的光，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。相鄰兩亮條紋間距將變窄，D項(xiàng)正確。,AD,素養(yǎng)提升,易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)光的干涉條件認(rèn)識(shí)不清教室內(nèi)兩盞相同的普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，我們觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)?)A．兩盞燈亮度不同B．燈光的波長太短C．兩燈光的振動(dòng)頻率不同D．電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定易錯(cuò)分析：生活中任何兩個(gè)獨(dú)立發(fā)光的光源產(chǎn)生的光在空間相疊加都不會(huì)產(chǎn)生干涉，這是由物體的發(fā)光機(jī)理決定的，即任何兩個(gè)獨(dú)立的光源都不是相干光源。光的相干條件中，中學(xué)主要考查的是頻率，頻率相同是光發(fā)生干涉的必要條件，要注意從題目中挖掘。,C,正確解答：本題雖然強(qiáng)調(diào)兩盞相同的白熾燈，但它們發(fā)出的光仍然頻率不同。不滿足干涉產(chǎn)生的條件，看不到干涉圖樣，所以C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)都是錯(cuò)誤的。,
2018-2019高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉課件 新人教版選修3-4.ppt
