1、,第十三章 光,3光的干涉,1.知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件，知道光是一种波. 2.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.,学科素养与目标要求,物理观念：,科学探究：,做杨氏双缝干涉实验，在屏上得到明暗相间的条纹，说明光是一种波.,科学态度与责任：,体会物理学的发展改变了人类对自然界的认识.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,1.1801年，英国物理学家 成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有 . 2.双缝干涉实验 (1)实验过程：让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S
2、2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生 . (2)实验现象：在屏上得到 的条纹. (3)实验结论：光是一种 .,一、杨氏干涉实验,托马斯杨,波动性,干涉现象,明暗相间,波,二、决定条纹间距的条件,1.干涉条件：两波源的 、 和 方向都相同. 2.出现明暗条纹的判断 (1)亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 (填“奇”或“偶”)数倍时，出现亮条纹. (2)暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 (填“奇”或“偶”)数倍时，出现暗条纹.,频率,相位,振动,偶,奇,1.判断下列说
3、法的正误. (1)用白光做双缝干涉实验时屏幕各处均是彩色条纹.() (2)频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定.() (3)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹.() (4)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹.(),即学即用,2.如图1所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30107 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107 m.则在这里出现的应是_(填“亮条纹”或“暗条纹”).,图1,暗条纹,重点探究,如图为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到
4、相距很近的两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源，发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况.,一、杨氏干涉实验,答案光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源.,导学探究,(1)两条狭缝起什么作用？,(2)在屏上形成的光的干涉图样有什么特点？,答案在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹.,1.杨氏双缝干涉实验 (1)双缝干涉的装置示意图 实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.,知识深化,图2,(2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况.也可用激光直接照射双缝. (3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光.,2.光产生干涉的条件
5、 两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的. 3.干涉图样 (1)单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹. (2)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹.,例1(2018北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后 A.干涉条纹消失 B.彩色条纹中的红色条纹消失 C.中央条纹变成暗条纹 D.中央条纹变成红色,解析在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，中央条纹变成红色.,例2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
6、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，其他颜色的干涉条纹依然存在 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，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮.,学科素养例2回顾了双缝干涉实验，两束光发生干涉的条件是两束光的频率相同、相位差恒定、振动情况相同.一方面让学生对物理规律的认识更加深刻，另一方面也让学
7、生进一步熟悉了双缝干涉发生的条件.这很好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.,二、决定条纹间距的条件,导学探究,(1)若屏上某点是两列光波的波峰与波峰相遇，该点的振动是加强还是减弱？若屏上某点是两列光波的波峰与波谷相遇，该点的振动是加强还是减弱？,答案波峰与波峰相遇，振动加强；波峰与波谷相遇，振动减弱.,(2)如图所示是几种单色光的双缝干涉图样.,答案红光的条纹间距最宽，紫光的条纹间距最窄.,用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同？,如果将屏幕远离双缝移动，条纹间距如何变化？,答案屏幕离双缝越远，条纹间距越大.,答案双缝间距越大，条纹间距越小.,改变双缝间的距离，条纹间距如何变
8、化？,双缝干涉条纹的间距与哪些因素有关？,答案与光波波长、双缝到屏的距离及双缝间距离有关.,1.两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大. 白光的干涉条纹的中央是白色的，两侧是彩色的，这是因为：各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹.两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹.,知识深化,2.亮、暗条纹的判断 如图3所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差rr2r1.,(1)若满足路程差为波长的整数倍，即rk(其中k0,1,2,3，)，则出现亮条纹.k0时，PS1PS2，此时P点
9、位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹.k为亮条纹的级次.,图3,(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即r (其中k1,2,3，)，则出现暗条纹.k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开.,例3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，偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光 B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最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
10、远的是红光，A正确，B错误； 双缝干涉现象中，相邻两亮条纹或两暗条纹是等宽间距的，故C错误； 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错误.,例4如图4所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则 A.P和P1仍为亮条纹 B.P为亮条纹，P1为暗条纹 C.P为暗条纹，P1为亮条纹 D.P、P1均为暗条纹,图4,解析从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、
11、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此中央是亮条纹，无论入射光是什么颜色的光、波长多大，P点都是中央亮条纹.而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1P1S2|600 nm橙.当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1P1S2|600 nm 紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹.综上所述，选项B正确.,针对训练如图5所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的路程差|r1r2|应为,图5
12、,达标检测,1.(杨氏双缝干涉实验)在杨氏双缝干涉实验中，如果 A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C.若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大 D.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹,1,2,3,4,解析用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错； 用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹，B对； 若仅将入射光由红光改为紫光，波长变小，条纹间距变小，C错； 红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错.,2.(决定条纹间距的条件)(2018北京101中学高二下学期期中)
13、如图6所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为绿光进行实验的图样，乙为换用另一种单色光进行实验的图样，则以下说法中正确的是 A.乙图可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较长 B.乙图可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C.乙图可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D.乙图可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较短,1,2,3,4,图6,解析题图乙中条纹的间距比题图甲大，故题图乙中光的波长较长，即比绿光的波长长.红光的波长比绿光长，紫光的波长比绿光短，A正确.,3.(亮、暗条纹的判断)如图7所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的
14、单色光重做上述实验(其他条件不变，屏足够大)，则同侧第二条暗条纹的位置 A.仍在P处 B.在P点上方 C.在P点下方 D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到,图7,1,2,3,4,4.(亮、暗条纹的判断)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m，若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是 A.用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹 B.用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C.用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹 D.用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹,1,2,3,4,1,2,3,4,因P点到双缝的距离之差x0.6 m1， 所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹. 又x0.6 m 2，所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故选项C正确.,