物理：第1節(jié)《光的干涉》課件（教科版選修3-4）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第1節(jié)光的干涉 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 通過(guò)雙縫干涉現(xiàn)象的分析 認(rèn)識(shí)光的干涉條紋特點(diǎn)及光的干涉條件 2 理解薄膜干涉的原理及應(yīng)用 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 明暗條紋的產(chǎn)生條件及判斷方法 2 薄膜干涉現(xiàn)象的應(yīng)用 第1節(jié) 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課前自主學(xué)案 一 雙縫干涉1 史實(shí)1801年 英國(guó)物理學(xué)家 成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 證明了光的確是一種波 2 實(shí)驗(yàn)圖5 1 1 托馬斯 楊 如圖5 1 1所示 讓一束平行的 投射到一個(gè)有兩條狹縫的擋板上 兩狹縫相距很近 兩狹縫就成了兩個(gè)波源 它們的振動(dòng)情況總是 的 兩個(gè)波源發(fā)出的光在擋板后面的空間相互疊加 3 現(xiàn)象在屏上得到了 的條紋 二 出現(xiàn)明暗條紋的條件當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的 差等于半波長(zhǎng)的 時(shí) 即恰好等于波長(zhǎng)的 時(shí) 兩列光在該點(diǎn)相互加強(qiáng) 該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋 當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的路程差等于半波長(zhǎng)的 時(shí) 兩列光在該點(diǎn)相互削弱 該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋 紅色激光 相同 明暗相間 路程 偶數(shù)倍 整數(shù)倍 奇數(shù)倍 三 計(jì)算波長(zhǎng)的公式相鄰兩條明條紋 或暗條紋 的間距為 x 其中d為兩縫間距 l為兩縫到屏的距離 為光的波長(zhǎng) 四 薄膜干涉1 原因 單色平行光射到肥皂泡液薄膜上 液膜的前后兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光是 2 現(xiàn)象 1 肥皂泡上出現(xiàn) 的條紋或區(qū)域 不同波長(zhǎng)的單色光照射 條紋間距 2 若用白光照射 液膜上出現(xiàn) 3 光的干涉的應(yīng)用 1 利用薄膜干涉法檢查平面的平整程度 2 利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)可以測(cè)光的波長(zhǎng) 相干光 明暗相間 不同 彩色條紋 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)光的干涉的進(jìn)一步理解1 光的干涉現(xiàn)象及條件 1 光的干涉 在兩列光波的疊加區(qū)域 某些區(qū)域振動(dòng)相互加強(qiáng) 出現(xiàn)亮紋 某些區(qū)域振動(dòng)相互減弱 出現(xiàn)暗紋 且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間 即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象 2 光的干涉條件 兩列光波的頻率相同 振動(dòng)方向相同和相位差恒定 能發(fā)生干涉的兩列光波稱為相干波 如果兩個(gè)光源發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉 這樣的兩個(gè)光源稱為相干光源 相干光源可通過(guò)把同一束光分成兩列來(lái)獲得 2 雙縫屏的作用平行光照射到雙縫S1 S2上 這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光 3 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)總是一致的 即振動(dòng)方向總是相同的 總是同時(shí)過(guò)最高點(diǎn) 最低點(diǎn) 平衡位置 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 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 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?chē)h(huán)境的光太強(qiáng)D 這兩束光為非相干光源解析 選D 兩束光的頻率不同 不滿足干涉產(chǎn)生的條件 兩束光是相干光源 二 薄膜干涉的原理及應(yīng)用1 薄膜干涉原理 光照在厚度不同的薄膜上時(shí) 在薄膜的不同位置 前后兩個(gè)面的反射光的路程差不同 在某些位置兩列波疊加后相互加強(qiáng) 于是出現(xiàn)亮條紋 在另一些位置 兩列波相遇后被相互削弱 于是出現(xiàn)暗條紋 2 應(yīng)用 圖5 1 2 1 等傾法檢查平面平整度的原理 如圖5 1 2所示 在被測(cè)平面上放一個(gè)透明的樣板 在樣板的一端墊一個(gè)薄片 使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被測(cè)平面之間形成一個(gè)楔形空氣薄層 用單色光照射時(shí) 從空氣層的上 下兩個(gè)表面反射的兩列光波發(fā)生干涉 空氣厚度相同的地方 兩列光波的路程差相同 兩列光波疊加時(shí)相互加強(qiáng)或減弱的情況相同 因此若被測(cè)表面是平的 干涉條紋就是一組平行的直線 如果干涉條紋是彎曲的 就表明被測(cè)表面不平 2 被測(cè)平面凹下或凸起的形象判斷法 矮人行走法 即把干涉條紋看成 矮人 的行走軌跡 讓一個(gè)小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走 始終保持腳踏被檢板 頭頂樣板 在行走過(guò)程中 圖5 1 3 若遇一凹下 他必向薄膜的尖端去繞 方可按上述要求過(guò)去 即條紋某處彎向薄膜尖端 該處為一凹下 如圖5 1 3中P點(diǎn) 若某處有一凸起 他要想過(guò)去 必向薄膜底部去繞 即條紋某處彎向薄膜底部方向時(shí) 該處必為一凸起 如圖5 1 3中Q點(diǎn) 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 如圖5 1 4所示 是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置 所用單色光是用普通光源經(jīng)濾光片產(chǎn)生的 檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反射的光線疊加而成的 圖5 1 4 A a的上表面和b的下表面B a的上表面和b的上表面C a的下表面和b的上表面D a的下表面和b的下表面解析 選C 干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉 這里的薄膜指的是樣板與待測(cè)玻璃之間的空氣層 空氣層的上表面和下表面分別反射的光會(huì)發(fā)生干涉 觀察干涉后形成的條紋是否為平行直線 可以斷定厚玻璃板的上表面是否平整 因此選項(xiàng)C是正確的 課堂互動(dòng)講練 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0 6 m 若分別用頻率為f1 5 0 1014Hz和f2 7 5 1014Hz的單色光A B垂直照射雙縫 試分析判斷P點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋 圖5 1 5 自主解答 如圖5 1 5所示 雙縫S1 S2到光屏上任一點(diǎn)P的路程之差 r S2S2 當(dāng) r等于單色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí) S2和S1同時(shí)到達(dá)波峰或波谷 由S1和S2發(fā)出的光在P點(diǎn)互相加強(qiáng) P點(diǎn)出現(xiàn)明亮條紋 當(dāng) r等于單色光半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí) S2到達(dá)波峰時(shí) S1到達(dá)波谷 這樣由S1和S2發(fā)出的光在P點(diǎn)互相抵消 出現(xiàn)暗條紋 單色光A的波長(zhǎng) 答案 亮暗 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全