2017-2018学年高中物理第十三章光第3节光的干涉教案新人教版选修3-4课件
(山东省专用)2018_2019学年高中物理第十三章光第3节光的干涉课件新人教版选修3_4
|PS1－PS2|＝kλ＝2k2λ(k＝0,1,2,3……) k＝0 时，PS1＝PS2，此时 P 点位于屏上的 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。 (2)暗条纹的条件：屏上某点 P 到两条缝 S1 和 S2 的路程差 正好是半波长的奇数倍。即： |PS1－PS2|＝(2k－1)2λ(k＝1,2,3……) k 为暗条纹的级次，从第 1 级暗条纹开始向两侧展开。
1．自主思考——判一判
(1)直接用强光照射双缝，发生干涉。 (2)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。
(× ) (× )
(3)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹。
(√ )
(4)在双缝干涉实验中单缝屏的作用是为了获得一个线光源。(√ )
(5)双缝干涉实验证明光是——议一议 (1)两只手电筒射出的光束在空间相遇,能否观察到光的干涉 现象？
答案：A
2．如图所示是单色光双缝干涉实验某一 时刻
的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。
在此时刻，介质中 A 点为波峰相叠加点，B
点为波谷相叠加点，A、B 连线上的 C 点为
某中间状态相叠加点，如果把屏分别放在 A、B、C 三个位置，那
么
()
A．A、B、C 三个位置都出现亮条纹
B．B 位置出现暗条纹
2．双缝干涉实验 (1)实验过程：让一束平行的 完全相同 的单色光投射到一个有 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 干涉 。 (2)实验现象：在屏上得到 明暗相间 的条纹。 (3)实验结论：证明光是一种 波 。
第3节
光的干涉
高中物理 第十三章 光 3 光的干涉学案 新人教版选修34
3 光的干涉课堂探究对相干光源的理解两个光源发出的光满足相干条件，这样的光源叫相干光源。
即相干光源发出的光必须满足：(1)频率相等。
(2)振动方向一致。
(3)相位差恒定。
在机械波中，只要两波源满足频率相等、振动方向一致，则其相位差一定恒定。
因此教材中并没有刻意提出相位差恒定这一条件。
但在光波中，由于光是由大量原子中的核外电子跃迁产生的，对于两个独立的光源来说，即使频率相等，其相位差也不恒定。
因此，在室内打开两盏电灯时，看不到干涉现象。
要想得到相干光源，必须由一个光源发出光，然后把它分成两束光，作为两个波源发出的光。
这样这两个波源就成为相干波源了。
杨氏双缝干涉实验就采用了这种方法。
杨氏双缝干涉实验中两条狭缝相当于两个相干光源。
为了满足相干条件，在做双缝干涉实验时，一般在双缝前再加一单缝。
类型一两列光波发生干涉的条件【例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：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，但仍有红光和绿光的衍射图样。
答案：C题后反思：明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确判断的依据。
该知识必须要牢牢掌握。
类型二 干涉图样明、暗条纹的条件【例2】 如图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 上方的P 1处出现第一条亮纹中心(即P 1到S 1、S 2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( )。
高中物理：13.3《双缝干涉实验》课件(新人教版选修3-4)
0 20
5
10
35 15
30
20
图（乙）
第 1 条 时读数
图（丙）
第 4 条 时读数
游标尺的读数 ：
测量结果求波长： 测出n个亮条纹间的举例a。就可以 求出相邻两个亮条纹的距离
x
a n 1
l d
再由 得
x
ad ( n 1) l
ห้องสมุดไป่ตู้
再见
第十三章 光
第三节 实验：用双缝干涉测量 光的波长
一、实验原理
如图所示的双缝实验中，屏离开挡板越远， 条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波 的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什 么？
r2-r1=dsinθ
r1
P1
X=ltanθ≈lsinθ
当两列波的路程差为波长的 整数倍，即dx/l=±kλ （k=0,1,2…)时才会出现亮条 纹，亮条纹位置为： X=±klλ/d
二、观察双缝干涉图样
滤光片单缝双缝
光源
遮光筒
屏
L1
L2
图（甲）
注意事项：
1、安装仪器的顺序：光源、滤光片、
单缝、双缝、遮光筒、光屏 2、双缝与单缝相互平行，且竖直放置 3、光源、虑光片、单缝、双缝的中心 均在遮光筒的中心轴线上 4、若出现在光屏上的光很弱，由于不 共轴所致 5、若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝 是否平行有很大关系
S1 d S2
x
θ
r2 l
P
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
x l d
其中，波长用λ 表示，d表示两个 狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的距 离．
实验步骤： 1、安装双缝干涉仪 2、单缝到双缝的距离为5-10cm 3、通过目镜，可看见白光的双缝干涉条 纹 4、放红光虑光片，观测红光的双缝干涉 条纹 调节d比较△x的变化换绿色虑光片 5、测量出n条亮条纹间距a 6、察看说明书，得出d和L 7、代入公式，求出波长
高中物理 第十三章 光 3 光的干涉学案 新人教版选修34
3 光的干涉课堂探究对相干光源的理解两个光源发出的光满足相干条件，这样的光源叫相干光源。
即相干光源发出的光必须满足：(1)频率相等。
(2)振动方向一致。
(3)相位差恒定。
在机械波中，只要两波源满足频率相等、振动方向一致，则其相位差一定恒定。
因此教材中并没有刻意提出相位差恒定这一条件。
但在光波中，由于光是由大量原子中的核外电子跃迁产生的，对于两个独立的光源来说，即使频率相等，其相位差也不恒定。
因此，在室内打开两盏电灯时，看不到干涉现象。
要想得到相干光源，必须由一个光源发出光，然后把它分成两束光，作为两个波源发出的光。
这样这两个波源就成为相干波源了。
杨氏双缝干涉实验就采用了这种方法。
杨氏双缝干涉实验中两条狭缝相当于两个相干光源。
为了满足相干条件，在做双缝干涉实验时，一般在双缝前再加一单缝。
类型一两列光波发生干涉的条件【例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：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，但仍有红光和绿光的衍射图样。
答案：C题后反思：明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确判断的依据。
该知识必须要牢牢掌握。
类型二 干涉图样明、暗条纹的条件【例2】 如图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 上方的P 1处出现第一条亮纹中心(即P 1到S 1、S 2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( )。
高中物理 第十三章 光 第3节 光的干涉 新人教版选修3-4
光发生干涉的条件
• 1．干涉条件 • 两列光的____频__率___相同、____振__动___方向相同、____相__位___差 • 2．相干光源 • 发出的光能够发生___干__涉____的两个光源。
• 『判一判』 • (1)托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种 • (2)在双缝干涉实验中，中央亮纹的宽度最大。 • (3)在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹
暗条纹是由光的路程差所决定的(√ ) • (4)用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹
长较长的光。
• (5)只有频率相同的两列光波才能产生干涉( √
• 『选一选』
• 如图所示，从两只相同的手电筒射出的光，当 区域叠加后，看不到D 干涉图样，这是因为(
• A．手电筒射出的光不是单色光 • B．干涉图样太细小看不清楚 • C．周围环境的光太强 • D．这两束光为非相干光源 • 解析：两束光为非相干光源，不满足干涉产生
• 正确解答：本题虽然强调两盏相同的白炽灯， 的光仍然频率不同。不满足干涉产生的条件， 图样，所以C项正确，A、B、D三项都是错误
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
• 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 白色的。这是因为
• (1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都形成 条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹， 白色条纹。
• (2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红 宽度最大。紫光亮纹间宽度最小，即除中央条 他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉
• 频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加 处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即 是相同；暗条纹处振动步调总相反。具体产生 的条件为：
人教版高中物理选修3-4课件第十三章第三节光的干涉
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．
【解析】 由光的频率ν＝6.0×1014 Hz，知光的波长λ＝c/ν＝ 5×10－7 m．P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm＝ 7.5×10－7 m＝1.5λ.Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm ＝1.5×10－6 m＝3λ，因此，P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹 ，本题的正确答案是选项B. 【答案】 B 【规律方法】 (1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看 该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值．(2) 要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹；等于半波长 奇数倍处为暗条纹． (3)上述结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．
2．实验 如图所示，让一束平行的_单__色___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_波__源_，它们的 振动情况总是_相__同___的，两个波源发出的光在挡板后面的空 间相互叠加． 3．现象 在屏上得到了__明__暗__相__间____的条纹．
二、决定条纹间距的条件 1．当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_偶__数__倍__ 时(即恰好等于波长的_整__数__倍__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_奇__数__倍__时，两列光在这点_相__互__削__弱__，出现暗条纹. 2．光产生干涉的条件：两列光的__频__率__相同、_振__动__方__向__相 同、__相__位__差__恒定． 3．相干光源：发出的光能够产生干涉的两个光源．
高中物理13-2光的干涉课件新人教版选修3-4
4、一切波（只要满足条件）都能发 生干涉现象，干涉和衍射一样都是波 特有的现象．
结束
• 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波 峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰 相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的， 质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列 波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保
持平静．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区； 相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减 弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的．
• 干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干 涉图样（如上页图）．
2、干涉的解释
• 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的 波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和 波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质 点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在 这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振 动最激烈.
注意：
（1）振动加强的区 域振动始终加强，振 动减弱的区域振动始 终减弱． （2）振动加强（减 弱）的区域是指质点 的振幅大（小），而 不是指振动的位移大 （小），因为位移是 在时刻变化的．
3、产生干涉的条件
• 两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图 样．而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干 涉图样，则需要满足一定的条件．
第十二章 机 械 波 6、波 的 干 涉
一、波的叠加
• 两列波相遇后，彼此 穿过，继续传播，波 的形状和传播的情形 都跟相遇前一样，也 就是说，相遇后，它 们都保持各自的运动 状态，彼此都没有受 到影响．
波叠加原理：
• 几列波在同一介质中传播，在介质中某 一点（或某一区域）相遇时，每一列波 都能够保持各自的状态继续沿着原来的 方向向前传播，彼此之间互不影响，好 像没有遇到另一列波一样，在它们重叠 的区域里，介质的质点同时参与这几列 波所产生的振动，每一质点仍然是在各 自的平衡位置附近做振动．质点振动的 位移等于这几列波单独传播时引起的位 移的矢量和．
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1
13.3光的干涉
物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方
面构成。
一、教学目标
1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．
2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．
3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．
4．通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法．
二、重点、难点分析
1．波的干涉条件，相干光源．
2．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存
在着加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．
3．培养学生观察、表述、分析能力．
三、教具
1．演示水波干涉现象：频率可调的两个波源，发波水槽，投影幻灯，屏幕．
2．演示光的干涉现象：直丝白炽灯泡；单缝；双缝；红、绿、蓝、紫滤色片；光的干
涉演示仪；激光干涉演示仪．
3．干涉图样示意挂图，为分析干涉所做的幻灯片；或电脑及干涉现象示意的动画软件．
四、主要教学过程
(一)引入
由机械波的干涉现象引入：首先演示“水波干涉现象”，并向学生提出问题．
(1)这是什么现象？
(2)是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象？
2
让学生回答，让学生描述稳定干涉现象的特征，指出干涉现象是两列波在空间相遇叠
加的一种情景；一切波都能发生干涉现象，干涉现象是波特有的现象．要得到稳定干涉现象
需是相干波源．
(二)教学过程设计
新课教学：
双缝干涉
1.什么是双缝干涉：平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上，在
狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。
问题：在什么样的条件下才能在屏幕上形成亮暗相间的条纹呢？根
据波的叠加原理，可知：在同一种介质中传播的两列波，当两个
波源的频率相同，振动状态完全相同或有恒定的相位差时，就会
出现干涉现象。
2.形成光波干涉的条件
（1）两个光源的频率相同；
（2）两个光源的振动状态完全相同或有恒定的相位差。
如图所示的双缝干涉装置中，满足上述条件吗？为什么？
分析：一束激光被分成两束相当于两个波源，激光束的颜色
没有发生变化，说明两个波源的频率一定相同；两条狭缝距离光
源的距离相等，所以两个狭缝处波的振动状态相同。由此可见，
通过双缝形成的两个波源就是相干光源。
问题：为什么在光屏上会形成亮暗相间的条纹呢？
如图，根据机械波的干涉理论可知，亮条纹出现的位置一定是波
峰与波峰，或者波谷与波谷相遇的位置。我们可以肯定的说，P点就
是亮条纹出现的位置，图中P点距S1、S2距离相等，路程差：Δ
r=S1P-S2P=0应出现亮纹，中央亮条纹。不管波处于哪种初态，P
点的
振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A总为A1、A2之和，
即P点总是振动加强点，应出现亮纹。
如果P1点也出现亮条纹，那么P1点距S1、S2距离应满足什么条件
呢？
Δr1=|S1P1-S2P1|=λ=2×2
Δr2=|S1P2-S2P2|=2λ
Δr3=|S1P3-S2P3|=3λ
Δrn=|S1Pn-S2Pn|=nλ
它们对应产生第2、3、4„条明条纹，还有明条纹的地方吗？在P点下方，与P1、P2等
关于P对称的点也应是明条纹。
（1）形成亮条纹的条件：Δr=2n·2 n=0，1，2„时，出现亮条纹。
暗条纹出现的位置：
根据波的叠加原理：在Q1点是波峰与波谷相遇，振动步调刚好相反。Q1点位置与两波源
路程差：
3
Δr =|S1Q1-S2Q1|=
2
Δr=|S1Q2-S2Q2|=23λ,25λ„处，在P1P2、P2P3、„等明纹之间有第2条暗纹Q2、第3
条暗纹Q3„，哪位同学能用上面的方法写个通式，归纳一下。
（2）形成暗条纹的条件：Δr=(2n+1) 2,n=0、1、2„时，出现暗纹。