新教材高中物理人教版选择性必修 第一册43 光的干涉学案.docx

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新教材高中物理人教版选择性必修第一册43光的干涉学案

光的干涉

【学习目标】

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．通过杨氏双缝干涉实验，体会把一个点光源发出的一束光分成两束，得到相干光源的设计思想。

4．通过根据波动理论分析单色光双缝干涉，培养学生比较推理，探究知识的能力。

5．通过对光的本性的初步认识，建立辩证唯物主义的世界观。

【学习重点】

双缝干涉图象的形成实验及分析。

【学习难点】

亮纹（或暗纹）位置的确定。

【学习过程】

一、知识回顾

1．干涉必要条件：

__________________________________。

2．干涉现象：

_________________________________________________________

______________________________________________________________________。

3．振动加强点的位置：

_________________________________________。

4．振动减弱点的位置：

_________________________________________。

一切波都能发生干涉和衍射现象。

干涉和衍射是波特有的现象。

二、新课学习

（一）光的双缝干涉

［动手实验，观察描述］

用激光器发出的红色光（平行光）垂直照射双缝，将干涉图样投影到教室的墙上，观察现象。

现象：

可以看到，墙壁上出现_______________的干涉条纹。

结论：

实验证明，光____________________。

提问：

为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？

_____________________________________________________________

总结：

若____________________________________________，则?

?

点的振动加强（明条纹）。

若____________________________________________，则?

?

点的振动减弱（暗条纹）。

（二）干涉条纹和光的波长之间的关系

推导过程：

则相邻两个亮条纹间距为：

________________。

缝宽一定，波长越长，相邻两个亮条纹间距___________。

（三）薄膜干涉

薄膜干涉的应用：

1．__________________________。

2．__________________________。

【课堂练习】

1．用波长为0.4μm的光做双缝干涉实验时，A点到狭缝S1、S2的路程差为1.8×10-6m，则A点是出现明条纹还是暗条纹？

答案：

暗条纹

2．关于杨氏实验，下列论述中正确的是（）

A．实验证明，光的确是一种波

B．双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源

C．在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D．在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹

答案：

AB

3．对于光波和声波，正确的说法是（）

A．它们都能在真空中传播B．它们都能产生反射和折射

C．它们都能产生干涉D．声波能产生干涉而光波不能

答案：

BC

4．两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光，照亮一个原是白色的光屏，则光屏上呈现的情况是（）

A．明暗相间的干涉条纹B．一片红光

C．仍是呈白色的D．黑色

答案：

B

5．在真空中，黄光波长为6×10-7m，紫光波长为4×10-7m。

现有一束频率为5×1014Hz的单色光，它在n=1.5的玻璃中的波长是多少？

它在玻璃中是什么颜色？

解析：

先根据

计算出单色光在真空中的波长

，再根据光进入另一介质时频率不变，由

，求出光在玻璃中的波长

。

=6×10-7m，可见该单色光是黄光。

又由

得

4×107m。

由于光的颜色是由光的频率决定的，而在玻璃中光的频率未变化，故光的颜色依然是黄光。

答案：

4×10-7m黄色

课时作业17　光的干涉

时间：

45分钟

一、选择题（1～7为单选，8～9为多选）

1．以下光源可作为相干光源的是（　D　）

A．两个相同亮度的烛焰

B．两个相同规格的灯泡

C．双丝灯泡

D．出自一个点光源的两束光

2．关于光的干涉的说法正确的是（　C　）

A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的

B．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

C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉

D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定

3．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，则P点出现亮、暗条纹的情况是（　C　）

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f2照射时出现暗条纹

D．用单色光f1照射时出现暗条纹，用f2照射时出现亮条纹

解析：

单色光f1的波长：

λ1＝

＝

m＝0.6μm，单色光f2的波长：

λ2＝

＝

m＝0.4μm.因为P点到双缝的距离之差δ＝0.6μm＝λ1，所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹．因为δ＝0.6μm＝

λ2，所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故正确答案为C.

4．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．用二次曝光照相所获得的“散斑对”相对于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距．实验中可测得二次曝光时间间隔Δt、双缝到屏的距离l以及相邻两条亮纹间距Δx.若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（　B　）

A．v＝

　　　　　　　B．v＝

C．v＝

D．v＝

解析：

根据题目条件，vΔt相当于双缝间距，即d＝vΔt，

由Δx＝

λ知：

Δx＝

λ，v＝

，故选B.

5．物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是（　C　）

A．无线发出的两种无线电波必须一样强

B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉

C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

解析：

天线发出的两种无线电波各自与另一天线发出的同一波长的电波发生干涉，故两种无线电波没关系，A项错误；两种无线电波传播的速度（光速）相同，由c＝λν知，波长不同，则频率不同，故两种无线电波不会发生干涉，B项错误；两种无线电波各自发生干涉，因此在空间的强弱分布稳定，天线连线的中垂线上都是加强点，故C项正确、D项错误．

6．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．如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么（　A　）

A．A、B、C三个位置都出现亮条纹

B．B位置出现暗条纹

C．C位置出现亮或暗条纹是由其他条件决定的

D．以上结论都不对

解析：

A、B、C三位置到S1、S2的路程差均为零，是半波长的偶数倍，所以都出现亮条纹，故应选A.

7．如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列光波到达屏上时会产生干涉条纹．已知入射激光波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记成第0级亮条纹，由P向上数与第0级亮条纹相邻的亮条纹为第1级亮条纹，与第1级亮条纹相邻的亮条纹为第2级亮条纹，以此类推，设P1处的亮条纹恰好是第10级亮条纹．线段S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于（　B　）

A．5λB．10λ

C．20λD．40λ

解析：

出现亮条纹的条件为：

光的路程差δ＝r2－r1＝kλ（k＝0,1,2，…），依题意得0级对应k＝0，即r2－r1＝0，则第10级对应k＝10，即r2－r1＝10λ.

8．关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是（　ABD　）

A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹

B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍

C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍

D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍

解析：

同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，选项A正确；光程差Δr＝kλ（k＝0,1,2,3，…）时，为明纹，选项B正确、C项错误；Δr＝

λ（k＝0,1,2,3，…）时，为暗条纹，选项D正确．

9．对两列光波在空中叠加，以下说法正确的是（　BC　）

A．不同的色光有可能发生干涉现象

B．不同的色光不可能发生干涉现象

C．光的强度不同有可能发生干涉现象

D．光的强度不同不可能发生干涉现象

二、非选择题

10．在进行一次杨氏双缝干涉实验时，所用光源为波长等于600nm的橙光，光屏上有一点与双缝距离之差为1.8×10－6m，则这一点将出现亮条纹，若改用波长为400nm的紫光进行实验，则这一点将出现暗条纹．

11．某同学自己动手利用如图所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置处于一暗箱中，实验过程中移去A后，遮住缝S1、S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑．出现以上实验结果的主要原因是缝S1、S2太宽．

12．S1、S2为两个相干光源，它们发出的光的频率为7.5×1014Hz，光屏上A点与S1、S2的路程差为1.8×10－6m．若S1、S2的振动步调完全一致，则A点出现什么条纹？

若S1、S2的振动步调完全相反呢？

答案：

暗条纹　亮条纹

解析：

此光的波长为：

λ＝

＝

＝4×10－7m，

半波长为：

＝2×10－7m.

A点到S1、S2的路程差与半波长的倍数关系为：

n＝

＝9，

所以若S1、S2的振动步调完全一致，则A点出现暗条纹；若S1、S2的振动步调完全相反，则A点出现亮条纹．