【配套K12】2017_2018学年高中物理第五章光的波动性章末整合提升学案教科版选修3_4

第五章 光的波动性

章末整合提升

一、光的干涉

1．产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光．

2．产生亮、暗条纹的条件：当Δr ＝k λ(k ＝0,1,2,3…)时出现亮条纹；当Δr ＝(2k －1)λ

2

(k ＝1,2,3…)时出现暗条纹．

相邻亮(或暗)条纹间距：Δx ＝l d

λ

3．双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时为彩色条纹．

4．双缝干涉法测光波的波长：相邻亮(或暗)条纹间距Δx ＝l d λ，得：λ＝d l

Δx .

5．薄膜干涉

(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的． (2)同一条纹上的点厚度相同，所以若用肥皂薄膜做实验，条纹为水平条纹． 例1 如图1所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a 为中央亮条纹，a ′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射的结果，a 为中央亮条纹，a ′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是( )

图1

A ．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长

B ．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长

C ．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短

D ．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短

解析 由题图知甲图中条纹间距大，由Δx ＝l

d

λ可知，在l 和d 相同的情况下，Δx 大，则λ大；Δx 小，则λ小；所以乙图中所用单色光波长较短，因紫光比绿光波长短，故选项C 正确．

答案 C

例2 利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d ＝0.4 mm ，双缝到光屏间的距离

l ＝0.5 m ，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A 、B 位置时游

标卡尺读数如图中(a)、(b)所示给出，则：

图2

(1)分划板在图中A 、B 位置时游标卡尺读数分别为x A ＝__________mm ，x B ＝__________mm ，相邻两条纹间距Δx ＝__________mm ；

(2)波长的表达式λ＝________(用Δx 、l 、d 表示)，该单色光的波长λ＝________m ； (3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)．

解析 游标卡尺读数时：一要注意精确度，二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数要以mm 为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字单位是cm ，不是mm.由Δx ＝l

d

λ可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大．根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小．

答案 (1)11.1 15.8 0.78 (2)d l

Δx 6.24×10－7

(3)变小

例3 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图3甲所示．将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下看到的干涉条纹( )

图3

A ．变疏

B ．变密

C ．不变

D ．消失

解析 由薄膜干涉的原理和特点可知，干涉条纹是由膜的上、下表面反射的光叠加干涉而形成的，某一亮条纹或暗条纹的位置就由上、下表面反射光的路程差决定，且相邻亮条纹或暗条纹对应的路程差是恒定的，而该路程差又决定于条纹下对应膜的厚度，即相邻亮条纹或暗条纹

下面对应的膜的厚度也是恒定的．当抽去一纸片后，劈形空气膜的劈尖角(上、下表面所夹的角)变小，相同的厚度差对应的水平间距离变大，所以相邻的亮条纹或暗条纹间距变大，即条纹变疏．A 正确.

答案 A

二、单缝衍射与双缝干涉的比较

例4样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )

图4

A ．a 、b 是光的干涉图样

B ．c 、d 是光的干涉图样

C ．形成a 图样的光的波长比形成b 图样光的波长短

D ．形成c 图样的光的波长比形成d 图样光的波长短

解析 干涉条纹是等间距的条纹，因此，a 、b 图是干涉图样，c 、d 图是衍射图样，故A 项正确，B 项错误；由公式Δx ＝l d

λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长，故C 项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故D 项错误．

答案 A