高中物理第五章光的波动性第1节光的干涉教学案教科版选修3
高中物理第五章光的波动性第节光的衍射与偏振激光教学案教科版选修3
第3、4节光的衍射与偏振__激光1.障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多时，光将发生明显的衍射现象。
2．单色光的单缝衍射图像是中央一条较宽较亮的条纹，两边是对称而明暗相间的条纹，亮条纹的强度向两边很快减弱。
白光通过单缝产生的衍射图像中央是一条白条纹，两边是很快减弱的彩色条纹。
3．自然光透过偏振片后形成线偏振光，偏振光通过偏振片的情况与光的偏振方向和偏振片的偏振方向的夹角有关。
4．激光是人工产生的相干光，是原子受激辐射产生的光，具有频率单一、强度大、相干性好等特点。
对应学生用书P68[自读教材·抓基础](1)定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，在屏上应该出现阴影的区域出现亮条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑。
(2)衍射图样：衍射时产生的明暗条纹或光环。
(3)单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为一条较宽较亮的条纹，两边是对称而明暗相间的条纹，亮条纹的强度向两边很快减弱。
白光通过狭缝时，中央为白条纹。
两边是很快减弱的彩色条纹。
(4)圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环。
(5)泊松亮斑：障碍物的衍射现象。
在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
[跟随名师·解疑难]1．三种衍射图样的特点比较(1)单缝衍射图样：①中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，越靠外，条纹间距越小。
②缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低。
③中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。
④用白光做单缝衍射时，中央亮条纹仍然是最宽最亮的白条纹。
(2)圆孔衍射图样：①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。
如图5－3－1所示。
高中物理第五章光的波动性第1节光的干涉教学案教科版选修3
第1节 光_的_干_涉对应学生用书P61[自读教材·抓基础] 1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
(如图5－1－1所示)图5－1－11．实验过程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，两狭缝就成了两个光源，它们的振动情况总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。
2．实验现象在屏上得到明暗相间的条纹。
3．实验结论 实验证明光是一种波。
1.用单色光做双缝干涉实验时，屏上出现明暗相间的条纹，用白光做双缝干涉实验时，屏上出现彩色条纹。
2．屏上某点到双缝的距离之差Δr ＝±k λ时，该点为明条纹，屏上某点到双缝的距离之差Δr ＝±(2k －1)λ2时，该点为暗条纹。
3．干涉图样中，相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。
4．薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉，观察薄膜干涉时，观察者应与光源在薄膜的同侧。
[跟随名师·解疑难]1．双缝干涉实验的装置示意图实验装置如图5－1－2所示，有光源、单缝、双缝和光屏。
图5－1－22．单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。
如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏。
杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。
3．双缝屏的作用红色平行光照射到双缝S 1、S 2上，这样一束光被分成两束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总是同相；暗条纹处总是振动反相。
具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。
即：|PS 1－PS 2|＝k λ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3……) k ＝0时，PS 1＝PS 2，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。
1.光的干涉-教科版选修3-4教案
光的干涉-教科版选修3-4教案一、知识背景光的干涉是光学中重要的现象，指的是两束或多束光线相遇后相互作用的结果。
在这些光线中，电磁波的振幅会相互增强或相互抵消，从而形成特殊的干涉图案。
在具体应用中，干涉现象的研究对于光学仪器的设计具有重要的意义，例如反射镜、干涉仪等。
二、知识目标通过本节课学习，学生应该掌握以下知识点：1.光的干涉的概念和表现形式；2.干涉现象的数学理论和实验方法；3.干涉仪的结构和应用原理。
三、教学过程A.概念引入1.观察实验现象在教室里放一盏白炽灯，挂在黑板前面垂直放置两个铝箔板；请学生观察铝箔上的白色条纹并思考原因。
2.引入概念介绍光的干涉的基本概念，干涉现象是由两束或多束相干光线相遇后相互作用的结果。
其中，相干性是指两束或多束光线的波长、频率、方向等相同或相似。
根据干涉的表现形式，可以将干涉分为衍射干涉和干涉。
B.实验演示1.学生自行制作光的干涉实验器材老师可提供学生制作干涉板，制作过程中学生可了解银膜和玻璃的反射率，以及干涉板的反射和透射规律等内容。
2.实验演示使用干涉板和激光进行干涉实验，观察干涉实验的条纹，并与理论计算数据进行对比。
C.理论计算1.进一步探究干涉震荡和相位差的概念，引入双缝干涉和薄膜干涉，给出波前劈裂实验和光路差的概念和计算方法等内容。
2.解释干涉仪器的原理和应用，介绍迈克尔逊干涉仪、显微干涉测量仪、激光干涉仪等典型仪器。
D.小结对于本节课的内容进行简要总结，帮助学生理清思路，进一步加深概念。
四、教学建议1.实践教学：本节课程需要学生进行自行制作干涉仪器，可以将制作过程的注意事项、操作步骤等以课件的形式展示给学生，并检查学生整个制作的过程。
2.互动交流：在实验演示和理论计算环节，鼓励学生提出问题、共同解答问题。
3.经验讲解：介绍光学领域中的干涉现象时，可以分享相关领域的故事、考核经验等。
五、评估标准1.能够准确描述光的干涉的概念和表现形式；2.能够制作并使用常见的干涉仪器，能够对其进行分析和设计；3.能够熟练掌握干涉现象的数学理论和实验方法，能够开展相关实验和计算。
2020-2021学年高中物理 第五章 光的波动性 1 光的干涉教案2 教科版选修3-4
光的干涉教学目标1．通过实验观察认识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说明光是一种波。
2．掌握光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹，何处出现暗条纹。
3、初步认识薄膜干涉及其应用。
教学过程：从生活中彩虹、海市蜃楼等奇妙的光学现象来探究光的本性引入：人类对光的本性的认识过程A．牛顿的微粒说（17世纪）：光是的物质微粒（弹性小球），在均匀介质中以一定的速度传播；①能解释：光的直线传播、光的反射、光的折射；②不能解释：光能同时发生反射和折射、光的独立传播；B．惠更斯（荷兰，跟牛顿同一时代）：光是某种振动，以波的形式向周围传播；①能解释：光的反射和折射、光的独立传播；②不能解释：光的直线传播、光电效应；C．托马斯•杨（英）、菲涅耳（法）：光的干涉和衍射现象，进一步证实了光的波动性（复习波的相关知识）；D．麦克斯韦预言电磁波的存在，并提出光是一种电磁波；但仍不能解释随后观察到的光电效应现象；E．爱因斯坦：光子说（光子有别于微粒）现在人们公认：光具有波粒二象性要说明光是一种波，从实验引入一 双缝干涉（阅读课本P78）1.了解杨氏实验装置以及作用和观察到的实验现象2、为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释。
小结：1、产生光的干涉现象的条件： 频率相同2、用波动理论解释光的干涉现象： 亮纹：22λn S =∆ ⋯⋯=2,1,0n暗纹：2)12(λ+=∆n s ⋯⋯=2,1,0n3、干涉条纹的特点： 明暗相间等间距条纹 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），这时（ C ）A ．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它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，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在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 二 . 条纹间距与波长的关系同一实验中，任意两个相邻的亮纹间的距离是_相等____的。
教育最新K122017_2018学年高中物理第五章光的波动性第1讲光的干涉学案教科版选修3_4
第1讲 光的干涉[目标定位] 1.知道光的干涉现象，知道光是一种波.2.理解相干光源和产生干涉现象的条件.3.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的现象和应用．一、双缝干涉1．1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉．2．双缝干涉：红色激光束垂直射到两条狭缝上，在它的后面的屏幕上看到了明暗相间的条纹，且条纹间距相等，这表明两束光在叠加区域内发生了干涉．3．出现明、暗条纹的条件：光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长λ2的偶数倍(即波长λ的整数倍)时，这些点出现明条纹；当路程差为半波长λ2的奇数倍时，这些点出现暗条纹． 4．光干涉的必要条件是两列光的频率相同．5．光的干涉现象充分表明光是一种波．二、薄膜干涉 1．原理：以肥皂膜为例，单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉，肥皂泡上就出现了明暗相间的条纹或区域．2．应用：检查平面的平整程度.一、双缝干涉实验1．实验装置示意图实验装置如图1所示，有光源、单缝、双缝和光屏．图1(1)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．(2)双缝的作用：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．2．产生干涉的条件：两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同．本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的．3．干涉图样(1)若用单色光作光源，则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．(2)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中间条纹是白色的．4．实验结论：证明光是一种波．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，但仍有光亮．答案 C借题发挥 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关键.二、双缝干涉图样中出现亮、暗条纹的条件1．亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：|PS 1－PS 2|＝k λ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3，…) k ＝0时，PS 1＝PS 2，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S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：|PS 1－PS 2|＝(2k －1)·λ2(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．例2 如图2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P 1点出现第一条亮条纹中心(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( )图2A ．P 和P 1处仍为亮条纹B ．P 处为亮条纹，P 1处为暗条纹C ．P 处为暗条纹，P 1处为亮条纹D ．P 、P 1处均为暗条纹解析 从单缝S 射出的光波被S 1、S 2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P 点到S 1、S 2距离相等，即分别由S 1、S 2射出的光到P 点的路程差为零，因此中心是亮条纹，因而，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S 1、S 2射出的光到P 1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P 1S 1－P 1S 2|＝600 nm ＝λ橙，则两列光波到达P 1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹．当换用波长为400 nm 的紫光时，|P 1S 1－P 1S 2|＝600 nm ＝32λ紫，则两列光波到达P 1点时振动情况完全相反，即分别由S 1、S 2射出的光到达P 1点时相互削弱，因此，在P 1点出现暗条纹．综上所述，选项B 正确．答案 B借题发挥 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)的路程差与半波长的比值，要记住路程差等于半波长偶数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹，还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．针对训练 如图3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S 1、S 2的距离之差|r 1－r 2|应为( )图3A ．c 2fB ．3c 2fC ．3c fD ．5c 2f 解析 出现暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为λ2×(2k －1)＝52λ而λ＝c f，所以|r 1－r 2|＝52λ＝5c 2f，因此D 是正确的．答案 D三、对薄膜干涉的理解1．现象：光照到薄膜上，从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇而产生的干涉现象．两反射光的路程差等于膜厚度的2倍．2．图样：以光照射肥皂泡为例，如果是单色光照射肥皂泡，肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域；如果是白光照射肥皂泡，液膜上就会出现彩色条纹，且每一条纹呈水平分布．3．应用：用干涉法检查平面的平整程度；光学镜头上的增透膜．例3关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧解析当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧．答案 D双缝干涉1.(多选)双缝干涉实验装置如图4所示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是( )图4A．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹B．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化C．若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹D．若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹不会发生变化答案ACD明、暗条纹的判断2．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6 μm ，若分别用频率为f 1＝5.0×1014 Hz 和f 2＝7.5×1014Hz 的单色光垂直照射双缝，则P 点出现明、暗条纹的情况是( )A ．用单色光f 1和f 2分别照射时，均出现明条纹B ．用单色光f 1和f 2分别照射时，均出现暗条纹C ．用单色光f 1照射时出现明条纹，单色光f 2照射时出现暗条纹D ．用单色光f 1照射时出现暗条纹，单色光f 2照射时出现明条纹解析 单色光f 1的波长：λ1＝c f 1＝3×1085.0×1014 m ＝0.6×10－6 m ＝0.6 μm. 单色光f 2的波长：λ2＝c f 2＝3×1087.5×1014 m ＝0.4×10－6 m ＝0.4 μm. 因P 点到双缝的距离之差Δx 1＝0.6 μm ＝λ1，所以用单色光f 1照射时P 处出现亮条纹．Δx 2＝0.6 μm ＝32λ2， 所以用单色光f 2照射时P 处出现暗条纹，故选项C 正确．答案 C3.如图5所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二条暗条纹的位置( )图5A ．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解析 由λ＝c f知f 变小，λ变大．若出现第二条暗条纹，则P 到双缝的路程差Δr ＝32λ，当λ变大时，Δr 也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P 点上方，B 正确． 答案 B薄膜干涉4．如图6所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中的( )图6解析铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是水平的．答案 D题组一双缝干涉现象1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )A．手电筒射出的光是单色光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的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉图样．答案 D2．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．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽解析单缝的作用是产生一个线光源，两个频率相同的光源称为相干光源，选项A错误；双缝的作用是产生两个频率相同、振动情况相同的相干光源，选项B正确；路程差等于半波长奇数倍处出现暗条纹，选项C错误；频率越高，波长越短，条纹宽度越窄，选项D错误．答案 B3．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( )A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同解析各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹．答案 A4．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．用红光作为光源，屏上将呈现彩色条纹D．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹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，B对，C错；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错．答案 B题组二明、暗条纹的判断5．(多选)用单色光做双缝干涉实验时( )A．屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现明条纹B．屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹C．屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D．屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方解析在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现明条纹，则可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A选项正确，C选项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(明条纹)，B选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误．答案AB6．如图1所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时产生干涉条纹，已知入射激光的波长为λ，屏上的P点到两狭缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹．设直线S1P1的长度为δ1，S2P1的长度为δ2，则δ2－δ1等于( )图1A．9λB．10λC．11λD．18λ解析若屏上的P点到两狭缝S1和S2的路程差是波长的整数倍，则屏上出现亮条纹．P1处的亮纹恰好是10号亮纹，δ2－δ1＝10λ，选项B正确．答案 B7．(多选)双缝干涉实验装置如图2所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )图2A．O点是红光的亮条纹B．红光的第一条亮条纹在P点的上方C．O点不是蓝光的亮条纹D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方解析由于O点到双缝的路程差为零，所以为各种色光的亮条纹，A正确；P点由于是绿光的第一条亮条纹，红光的波长大于绿光的波长，红光的条纹间距大于绿光的条纹间距，因此B也正确．故正确答案为A、B．答案AB题组三薄膜干涉8．下列现象中与光的薄膜干涉有关的是( )A．水面上的油膜在阳光照射下呈现彩色B．水中的气泡看起来特别明亮C．白光通过三棱镜后形成彩色光带D．白光通过双缝后在光屏上形成彩色条纹解析水中的气泡看起来特别明亮是光的全反射，白光通过三棱镜后形成彩色光带是光的折射，白光通过双缝后在光屏上形成彩色条纹是光的双缝干涉，选项A正确．答案 A9．(多选)如图3所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是( )图3A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹C．彩色条纹水平排列D．彩色条纹竖直排列解析一束白光射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，从左侧向右看可看到彩色条纹，又由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故正确答案为B、C．答案BC10．(多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方竖直射入，如图4所示，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是( )图4A．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果B．干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项正确，B项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确．答案AC11．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示此红外线在薄膜中的波长，用λ0表示此红外线在真空中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )A ．14λ0 B ．14λ C ．12λ D ．12λ0 解析 要消除反射回来的红外线，即从薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，相互抵消，出现暗条纹，即2d ＝λ2，解得：d ＝λ4，选项B 正确． 答案 B12．用如图5所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )图5A ．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B ．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C ．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D ．干涉条纹保持原来状态不变解析 金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A 、B 、C 错误，D 正确．答案 D13．(多选)如图6所示，用单色光照射透明标准板M 来检查平面N 的上表面的平滑情况，观察到如图所示条纹中的P 和Q 情况，这说明( )图6小学+初中+高中小学+初中+高中 A ．N 的上表面A 处向上凸起B ．N 的上表面B 处向上凸起C ．N 的上表面A 处向下凹陷D ．N 的上表面B 处向下凹陷解析 空气厚度从左向右依次增大，则两表面的反射光的路程差自左向右依次增大．当||Δr ＝k λ(k ＝0,1,2…)时，出现亮条纹，当||Δr ＝k ＋2λ(k ＝0,1,2…)时，出现暗条纹．同一条纹上的各点对应的厚度相同(类比于地理上的等高线)，当条纹向左弯由(P )说明等高线向左移动，即现在A 处的高度和A 处右边点的高度相同，因此高度变大，A 处下凹．当条纹向右弯曲(Q )，说明等高线右移，即现在B 处的高度和左边点的高度相同，B 处上凸．B 、C 正确．答案 BC14．一个半径较大的透明玻璃球体，截去其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图7所示，在反射光中看到的是()图7A ．平行的明暗相间的直干涉条纹B ．环形的明暗相间的干涉条纹C ．只能看到同颜色的平行反射光D ．一片黑暗解析 这是薄膜干涉模型，由于以接触点为圆心的同一圆周上，光通过空气楔的路程差是相同的，故干涉条纹是环形的．答案 B。
2017-2018学年高中物理 第五章 光的波动性章末整合提升教案 教科版选修3-4
【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 xA ＝ __________mm，xB＝__________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”)．
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＝kλ(k＝0,1,2,3…)时出现亮
条纹；当 Δr＝(2k－1)2λ(k＝1,2,3…)时出现暗条纹． 相邻亮(或暗)条纹间距：Δx＝dl 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．
【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( )
高中物理第五章光的波动性第1节光的干涉课件教科选修34教科高中选修34物理课件
增强了透射光的能量. (1)一透镜表面涂了一层对绿光折射率为 1.38 的氟化镁薄膜，为 使波长为 5.52×10－7 m 的绿光在薄膜上反射叠加相消，求所涂 薄膜的厚度是多少. (2)试解释涂有增透膜的镜头为什么呈紫红色.
12/10/2021
第二十三页，共二十九页。
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)绿光在空气中的波长与薄膜中波长的大小关系； (2)薄膜的厚度与波长的大小关系.
第五章 光的波动性
第 1 节 光的干涉
12/10/2021
第一页，共二十九页。
第五章 光的波动性
1.通过双缝干涉现象的分析，认识光的干涉条纹特点及 光的干涉条件.(重点＋难点) 2.理解薄膜干涉的原理及应用.(难 点)
12/10/2021
第二页，共二十九页。
一、双缝干涉
1.史实 1801 年，英国物理学家___托_马__斯__·杨____成功地观察到了光的干涉 现象，证明了光的确是一种_波___.
(多选)双缝干涉部分实验装置如图所
示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰
的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙
述正确的是( )
A．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
B．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生
变化
C．若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
D．若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生
第十八页，共二十九页。
薄膜干涉的原理及应用 1.薄膜干涉原理 光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置.前后两个面的 反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于 是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后被相互削弱，于 是出现暗条纹.
2022年教学教材选修3－5《光的波动性》教学案
光的波动性复习教学案一、考点聚焦➢光的干预现象双缝干预薄膜干预。
双缝干预的条纹间距与波长的关系Ⅰ级要求➢光的衍射Ⅰ级要求➢光的偏振激光Ⅰ级要求二、知识扫描1、光本性学说的开展简史十七世纪，关于光的本性形成了两种学说，一种是主张的微粒说，另一种是提出的波动说。
光的_ 证实光具有波动性。
麦克斯韦首先从理论上提出光是一种电磁波。
赫兹用实验加以证实。
2、光的干预干预的条件：两列光源。
①双缝干预：由同一光源发出的光经过两个细缝后形成两列光波叠加时会产生干预。
当这两列光波到达某点的路程差δ等于光的半波长的倍时，该处的光相加强，出现条纹；当这两列光波到达某点的路程差δ等于光的半波长的倍时，该处的光相减弱，出现条纹；相邻两条干预条纹的间距②薄膜干预:由薄膜外表反射的的两列光波叠加而成。
例如肥皂泡及水面上的油膜呈现的彩色花纹。
劈形薄膜干预可产生平行相间条纹。
增透膜的厚度应该是光在中波长的1/4。
3、杨氏双缝干预的定量分析如图24—2—2所示，缝屏间距L 远大于双缝间距d ，O 点与双缝S 1和S 2等间距，那么当双缝中发出光同时射到O 点附近的P 点时，两束光波的路程差为 δ=r 2－r 1 由几何关系得 ，考虑到 L >>d 和 L >>， 可得假设光波长为λ，那么当 〔=0，1，2，…〕 时，两束光叠加干预加强；当 =1，2，3，…时，两束光叠加干预减弱，据此不难推算出 〔1〕明纹坐标〔=0，1，2，…〕 〔2〕暗纹坐标〔=1，2，…〕 〔3〕条纹间距P 1P P 2S S P上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。
4、光的衍射①光的衍射现象是光离开直线路径而 的现象。
②产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸能和波长 或比波长 。
光的 和光的 说明光是一种波。
5、光的偏振光的偏振说明光是 波。
6、激光的特性及其应用激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：⑴是相干光。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学 习 资 料 汇编第1节 光_的_干_涉对应学生用书P61[自读教材·抓基础] 1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
(如图5－1－1所示)图5－1－11．实验过程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，两狭缝就成了两个光源，它们的振动情况总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。
2．实验现象在屏上得到明暗相间的条纹。
3．实验结论 实验证明光是一种波。
1.用单色光做双缝干涉实验时，屏上出现明暗相间的条纹，用白光做双缝干涉实验时，屏上出现彩色条纹。
2．屏上某点到双缝的距离之差Δr ＝±k λ时，该点为明条纹，屏上某点到双缝的距离之差Δr ＝±(2k －1)λ2时，该点为暗条纹。
3．干涉图样中，相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。
4．薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉，观察薄膜干涉时，观察者应与光源在薄膜的同侧。
[跟随名师·解疑难]1．双缝干涉实验的装置示意图实验装置如图5－1－2所示，有光源、单缝、双缝和光屏。
图5－1－22．单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。
如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏。
杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。
3．双缝屏的作用红色平行光照射到双缝S 1、S 2上，这样一束光被分成两束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总是同相；暗条纹处总是振动反相。
具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。
即：|PS 1－PS 2|＝k λ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3……) k ＝0时，PS 1＝PS 2，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S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍。
即：|PS 1－PS 2|＝(2k －1)·λ2(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。
5．双缝干涉图样的特点(1)单色光的干涉图样：如图5－1－3所示，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。
图5－1－3(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。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)从两只手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉条纹，是因为( )A．手电筒射出的光不是单色光B．周围环境的漫反射光太强C．干涉图样太细小看不清楚D．两个光源是非相干光源解析：选D 两只手电筒属两个各自独立发光的光源，根据物体的发光机理，二者发出的光是非相干光，因此它们照射到同一点时不发生干涉，因此无干涉条纹，故选项A、B、C 错误，D正确。
[自读教材·抓基础]1．产生原因光线入射到薄膜上，由薄膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉。
2．应用：检测平面的平整程度如图5－1－4(a)所示，用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉。
空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或削弱的情况也相同。
所以，如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线[图5－1－4(b)]；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平[图5－1－4(c)]。
图5－1－4[跟随名师·解疑难]1．薄膜干涉现象(1)成因：如图5－1－5所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加。
在某些位置，这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，则出现暗条纹。
故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。
图5－1－5(2)现象：①每一条纹呈水平状态排列；②由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹。
2．薄膜干涉的应用——增透膜照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，由于只有一定波长(一定颜色)的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的。
镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样。
一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的14，即d ＝λ4，若厚度为绿光在薄膜中波长的14，则镜头看起来呈蓝紫色。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法中正确的是( )A ．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射，形成的两列光波叠加的结果B ．若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的C ．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距小D ．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的解析：选AC 要想产生干涉现象，必须有两列相干光源。
在肥皂膜干涉中，薄膜前后两表面反射的光正好是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以选项A 正确；肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是不均匀的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的(若厚度相同，路程差处处相等，两列波叠加后，若是加强，处处光线加强，若是减弱，处处光线减弱，不会出现明暗相间的条纹)，所以选项B 错误；波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄，绿光的波长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射的间距小，选项C 正确；出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强，从而形成亮条纹。
对暗条纹也是一样道理。
由于薄膜同一水平线上的厚度相同，因此干涉条纹基本上是水平的，所以选项D 错误。
对应学生用书P63[典题例析]1.如图5－1－6所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7m 的橙色光做实验时，光屏P 点及上方的P 1点形成相邻的亮条纹。
若使用波长为4×10－7 m 的紫光重复上述实验，在P 和P 1点形成的亮、暗条纹的情况是( )图5－1－6A ．P 和P 1都是亮条纹B ．P 是亮条纹，P 1是暗条纹C ．P 是暗条纹，P 1是亮条纹D ．P 和P 1都是暗条纹[思路点拨](1)光屏上P 点形成亮条纹的条件是Δr ＝0。
(2)光屏上P 1点形成与P 点相邻亮条纹的条件是Δr ＝λ。
(3)P 和P 1是否为亮条纹，与入射光的波长有关。
解析：λ橙λ紫＝6×10－74×10－7＝1.5＝32 P 1点对橙光：Δr ＝n ·λ橙， 对紫光：Δr ＝n λ橙＝n ·32λ紫＝3n ·λ紫2因为P 1与P 相邻，所以n ＝1，P 1点是暗条纹。
对P 点，因为Δr ＝0，所以仍是亮条纹，B 正确。
答案：B[探规寻律](1)判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹的方法，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。
[跟踪演练]如图5－1－7所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S 1、S 2，由S 1和S 2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。
已知入射激光的波长为λ，屏上的P 点到两缝S 1和S 2的距离相等，如果把P 处的亮条纹记作第0号亮条纹，由P 向上数，与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹，则P 1处的亮条纹恰好是10号亮条纹。
设直线S 1P 1的长度为r 1，S 2P 1的长度为r 2，则r 2－r 1等于 ( )图5－1－7A．9.5λ B．10λC．10.5λ D．20λ解析：选B 由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号亮条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差r2－r1为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以选项B正确。
[典题例析]2．关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是( )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．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D．照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽[思路点拨](1)注意区别白光和单色光做双缝干涉时的干涉图样不同。
(2)明确干涉条纹的宽度与单色光波长的关系。
解析：用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故A错。
用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，故B正确。
红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错。
单色光的波长越短，光屏上出现的条纹越窄，故D错。
答案：B[跟踪演练]在杨氏双缝干涉实验中，用红光照射双缝得到的干涉图样是( )A．一系列明暗相间的同心圆B．一些杂乱无章的点C．平行、等间距的明暗相间的条纹D．条纹中间宽、两边窄解析：选C 单色光的双缝干涉条纹为平行、等距、明暗相间的条纹。
故C对，A、B、D 错。
[典题例析]3．为了减少在透镜表面由于光的反射带来的损失，可以在透镜表面上涂一层增透膜。
当薄膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的14时，从薄膜的前后两个表面反射回来的光所经过的路程差恰好等于半个波长，使它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量。
(1)一透镜表面涂了一层对绿光折射率为1.38的氟化镁薄膜，为使波长为5.52×10－7m 的绿光在薄膜上反射叠加相消，求所涂薄膜的厚度是多少。
(2)试解释涂有增透膜的镜头为什么呈紫红色。
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：(1)绿光在空气中的波长与薄膜中波长的大小关系；(2)薄膜的厚度与波长的大小关系。
解析：(1)由n ＝c v ＝λ0f λf ＝λ0λ得，光在镀膜中的波长λ＝λ0n ＝5.52×10－71.38 m ＝4×10－7 m 所以所涂薄膜的厚度是λ4＝1×10－7 m 。
(2)入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的单色光干涉相消，由于人眼对绿光最敏感，绿光又居可见单色光的中间，所以增透膜的厚度等于绿光在薄膜中波长的14，以消除的绿光为中心，这样红光和紫光没有得到显著的消弱，从镜头反射回来的光以红光和紫光为主，所以涂有增透膜的镜头呈紫红色。