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- 2021-07-06 发布
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第三节 光的干涉
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
第
三
节
光
的
干
涉
课标定位
学习目标:1.掌握杨氏干涉实验及干涉形成的条
件.
2.掌握相干光源的概念.
重点难点:1.双缝干涉中波的叠加形成明暗条纹
的条件及判断方法.
2.干涉现象形成的原理分析.
课前自主学案
一、杨氏干涉实验
1.史实
1801年,英国物理学家____________成功地观察
到了光的干涉现象,证明了光的确是一种____.
2.实验
如图13-3-1所示,让一束平行的_____光投射
到一个有两条狭缝的挡板上,两狭缝相距很近,
两狭缝就成了两个______,它们的振动情况总是
______的,两个波源发出的光在挡板后面的空间
相互叠加.
托马斯·杨
波
单色
波源
相同
图13-3-1
3.现象
在屏上得到了_______________的条纹.
二、决定明暗条纹的条件
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长
的 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 时 ( 即 恰 好 等 于 波 长 的
_________时),两列光在这点相互加强,这里
出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之
差等于半波长的____________时,两列光在
这里
__________,这里出现暗条纹.
明暗相间
偶数倍
整数倍
奇数倍
相互削弱
三、光产生干涉的条件
1.干涉条件:两列光的________相同、振动
方向相同、相位差恒定.
2.相干光源:发出的光能够产生干涉的两个
光源.
频率
核心要点突破
一、对双缝干涉实验规律的理解
1.双缝干涉的示意图
图13-3-2
2.单缝屏的作用:获得一个线光源,有唯一
的频率和振动情况.
3.双缝屏的作用
平行光照射到单缝S上后,又照到双缝S1、S2
上,这样一束光被分成两束频率相同和振动情
况完全一致的相干光.
4.屏上某处出现亮、暗条纹的条件
频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加,
如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一
致的,即振动方向总是相同的,总是同时过最高
点、最低点、平衡位置;暗条纹处振动步调总相
反.具体产生亮、暗条纹的条件为:
特别提醒:(1)双缝干涉的条件是必须有相干光
源,且双缝间间距必须很小;
(2)由于不同光源发出的光频率一般不同,即使
是同一光源,它的不同部位发出的光也不一定
有相同的频率和恒定的相位差,故一般情况下
不易观察到光的干涉现象,而杨氏双缝干涉实
验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干
光源.
即时应用(即时突破,小试牛刀)
1.(2011年南京高二检测)下列关于双缝干涉实
验的说法中正确的是( )
A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光
源
B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相
干光源
C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数
倍处出现暗条纹
D.在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝
与光屏之间的空间却没有干涉发生
解析:选B.在双缝干涉实验中,单缝的作用是
获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动
情况,双缝的作用是获得两个振动情况完全相
同的相干光源,故选项A错误、B正确.在两个
相干光源完全相同的情况下,光屏上距两缝的
路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹,选项C
错误.两列光波只要相遇就会叠加,满足相干
条件就能发生干涉,所以在双缝与光屏之间的
空间也会发生光的干涉,用光屏接收只是为了
肉眼观察的方便,故选项D错误.
二、双缝干涉图样的特点
1.单色光的干涉图样
若用单色光作光源,则干涉条纹是明暗相间的
条纹,且条纹间距相等.中央为亮条纹,两相
邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关,波长
越大,条纹间距越大.
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
形成亮条纹,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
光的亮条纹间距宽度最大,紫光的亮条纹间距
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.
即时应用(即时突破,小试牛刀)
2.在光的双缝干涉现象里,下列描述正确的
是( )
A.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条
纹较远的是波长较长的红光
B.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条
纹较远的是波长较短的紫光
C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不
等的
D.在双缝干涉现象里,把入射光由红光换成
紫光,相邻两个亮条纹间距将变宽
解析:选A.条纹间距与光的波长成正比,在可
见光中,红光波长最长,紫光波长最短,故偏
离中央亮条纹最远的是红光,A正确、B错.双
缝干涉现象中,相邻亮条纹或暗条纹是等宽等
间距的,故C错.红光的波长比紫光的波长大,
所以换成紫光后,相邻两亮条纹间距将变窄,
故D错.
课堂互动讲练
相干条件的理解与应用
由两个不同光源所发出的两束白光落在同一
点上,不会产生干涉现象.这是因为( )
A.两个光源发出光的频率不同
B.两个光源发出光的强度不同
C.两个光源的光速不同
D.这两个光源是彼此独立的,不是相干光源
【精讲精析】 本题考查相干光的条件,题
中两光源发的光都是白光,频率不确定没法
比较,选项A错误.光的强度对光是否发生
干涉没有影响,选项B错误.光速在真空中
是确定的,但它对光的干涉也没影响,选项
C错误.题中是两个独立光源,根据物体的
发光机理(原子跃迁,以后学到),二者产生
的不是相干光,选项D正确.
【答案】 D
变式训练1 在双缝干涉实验中,以白光为光源,
在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的
一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前
放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光
的频率、波长均不相等,这时( )
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的
双缝干涉条纹消失
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的
双缝干涉条纹仍然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍
有光亮
D.屏上无任何光亮
解析:选C.两列光波发生干涉的条件之一是频
率相等,利用双缝将一束光分成能够发生叠加
的两束光,在光屏上形成干涉条纹,但分别用
绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后,红光
和绿光的频率不相等,不能发生干涉,因此屏
上不会出现干涉条纹.
在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P
点的距离之差为0.6μm,若分别用频率为f1=
5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照
射双缝,试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条
纹?分别为第几条亮纹或暗纹?
亮、暗条纹的判断
图13-3-3
【自主解答】 如图13-3-3所示,双缝S1、
S2到光屏上任一点P的路程之差Δr=S2S2′,当
Δr等于单色光波长的整数倍时,S2和S1同时到
达波峰或波谷,由S1和S2发出的光在P点互相加
强,P点出现亮条纹;当Δr等于单色光半个波长
的奇数倍时,S2达到波峰时,S1达到波谷,这
样由S1和S2发出的光在P点互相抵消,出现暗条
纹.
【答案】 见自主解答
【方法总结】 判断屏上某点是亮条纹还是暗
条纹,要看该点到两个光源(双缝)的路程差与
波长的比值.应记住,当路程差等于波长整数
倍处出现亮条纹,等于半波长的奇数倍处为暗
条纹.还要记住这一结论成立的条件是:两个
光源振动情况完全相同,即是两个相干光源.
变式训练2 线光源a发出的光波长为480 nm,
线光源b发出的光波长为672 nm,则( )
A.用a做双缝实验,屏上与双缝距离差为s1=
1.68 μm的P处将出现暗纹
B.用b做双缝实验,P处将出现亮纹
C.用a做双缝实验,屏上与双缝距离差为s2=
1.44 μm的Q处将出现亮纹
D.用b做双缝实验,Q处将出现亮纹
可见,用a、b两光源做双缝实验时,屏上P
处到双缝的距离差都等于半波长的奇数倍,
均为暗纹,故A正确,B错;
用a做双缝实验时,屏上Q处到双缝的距离差
恰等于半波长的偶数倍,Q处应为亮纹,C
正确;
用b做双缝实验时,屏上Q处到双缝的距离差
不等于半波长的偶数倍,D不正确.
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