高中人教物理選擇性必修一第4章第3節(jié) 光的干涉課件

1、光的干涉人教版 選擇性必修1新知導(dǎo)入肥皂膜看起來常常是彩色的，雨后公路積水上面漂浮的油膜，也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條紋。這些彩色條紋或圖樣是怎樣形成的?新知講解思考:波的干涉形成條件？波的干涉圖樣的特點(diǎn)？新知講解思考討論：結(jié)合波的干涉的條件，簡述如何才能出現(xiàn)光的干涉現(xiàn)象。人們既然知道的波的特性，為什么日常生活中不易觀察到光波的干涉現(xiàn)象呢？ 如果光發(fā)生干涉，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？光的干涉圖樣是怎樣的？新知講解如何獲得相干波源單色光狹縫新知講解光束單縫雙縫紅濾色片 (激光)屏幕s0s1s2一、光的雙縫干涉新知講解演示實(shí)驗(yàn)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)在暗室中用氦氖激光器發(fā)出的紅色激光照射金屬檔板上的兩條平行的狹縫,在后面的屏

2、上觀察光的干涉情況。新知講解圖樣特點(diǎn)白光的雙縫干涉圖樣明暗相間的彩色條紋；中央為白色亮條紋；在每條彩色亮紋中紅光總是在外側(cè)，紫光在內(nèi)側(cè)。 單色光的雙縫干涉圖樣明暗相間的條紋；條紋間距相等；同樣條件下，紅光條紋間距大新知講解 1、產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：兩列光的頻率（顏色）相同。 2、形成明、暗條紋的條件暗紋亮紋S1S2PP0s激光思考：決定明暗條紋的條件課堂練習(xí)1、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,當(dāng)使用波長為610-7 m的橙光做實(shí)驗(yàn)時(shí),光屏P點(diǎn)及上方的P1點(diǎn)形成相鄰的亮條紋。若使用波長為410-7 m的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),在P和P1點(diǎn)形成的亮、暗條紋的情況是()A.P和P1都是亮條紋 B.P是亮條紋,P

3、1是暗條紋C.P是暗條紋,P1是亮條紋 D.P和P1都是暗條紋B課堂練習(xí)解析:從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成的兩束光為相干光,由題意,屏中央P到S1、S2距離相等,即由S1、S2分別射出的光到P的路程差為零,因此P處是亮紋中心,因而,無論入射光是什么顏色的光,波長多大,P處都是中央亮紋中心。而P1到S1、S2的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長,即|P1S1-P1S2|=600 nm=橙,則兩列光波到達(dá)P1時(shí)的振動(dòng)情況完全一致,振動(dòng)得到加強(qiáng),因此,出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)換用波長為400 nm的紫光時(shí),|P1S1-P1S2|=600 nm,則兩列光波到達(dá)P1時(shí)振動(dòng)情況完全相反,即由S1、S2射出的光波到

4、達(dá)P1時(shí)就相互削弱,因此,出現(xiàn)暗條紋。綜上所述,選項(xiàng)B正確。新知講解S1S2P1P0激光束M可認(rèn)為S1S2M是直角三角形二、干涉條紋與波長的關(guān)系思考：光的雙縫干涉條紋特征，如條紋間距、寬度等，能反映出光的波長、頻率等信息嗎?新知講解相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距：當(dāng)兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋亮條紋中心的位置：新知講解當(dāng)雙縫間距d變小、雙縫屏與光屏間距L、入射光的波長等變大時(shí)，雙縫干涉的條紋將變寬。 思考：不同顏色的單色光產(chǎn)生的干涉條紋會(huì)有什么不同?請(qǐng)你作出猜想，請(qǐng)嘗試結(jié)合波的穩(wěn)定干涉圖樣進(jìn)行驗(yàn)證。課堂練習(xí)2、關(guān)于光的干涉,下列說法正確的是 ()A.在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩亮條紋

5、和相鄰兩暗條紋的間距是不等的B.在雙縫干涉現(xiàn)象中,把入射光由波長較長的紅光換成波長較短的紫光,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬C.在雙縫干涉現(xiàn)象中,將綠光換為紅光,相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬D.在雙縫干涉現(xiàn)象中,入射光為白光時(shí)得到的彩色條紋為內(nèi)紅外紫解析:在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;入射光的波長越長,相鄰兩個(gè)亮條紋的間距越大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;由于各色條紋間距不同,且紅光條紋最寬,紫光條紋最窄,故除中間條紋外,前幾條彩色條紋應(yīng)為內(nèi)紫外紅,越往外由于重疊嚴(yán)重,沒有明顯干涉條紋,只是看到彩光,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。C新知講解abBAS空氣薄膜三、薄膜干涉薄膜前后兩個(gè)面

6、的反射光發(fā)生了干涉此處發(fā)生干涉現(xiàn)象1、肥皂泡上的彩色條紋新知講解薄膜干涉現(xiàn)象形成的原因相干光源：當(dāng)光照在薄膜上時(shí)，從膜的前后表面各反射回一列光波，這兩列波即是頻率相同的相干光波。形成原因：豎立的肥皂膜由于重力作用，形成上薄下厚的楔形，由于薄膜的厚度不同，這兩列光波的路程差不同。（1）當(dāng)路程差為波長的整數(shù)倍時(shí)，形成亮條紋；（2）當(dāng)路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，形成暗條紋。 新知講解增透膜的厚度2.增透膜在透鏡表面涂上一層薄膜，當(dāng)薄膜的厚度等于入射光在薄膜中的波長的1/4時(shí)，從薄膜前后兩表面反射回來的光的路程差恰好等于半個(gè)波長，它們干涉相消，大大減小反射光的能量，增強(qiáng)了透射光的能量。課堂練習(xí)3、關(guān)于薄

7、膜干涉,下列說法正確的是()A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在膜的前、后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B.干涉條紋中的暗條紋是由于A項(xiàng)中所述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C.干涉條紋是等間距的平行線時(shí),說明薄膜的厚度處處相等D.觀察薄膜干涉條紋時(shí),應(yīng)在入射光的另一側(cè)觀察解析:薄膜前、后兩個(gè)面反射的光波的光程不同,在一些地方,波峰(波谷)與波峰(波谷)相遇,相互加強(qiáng),出現(xiàn)亮條紋;在另一些地方,波峰(波谷)與波谷(波峰)相遇,相互削弱,出現(xiàn)暗條紋,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;干涉條紋是等間距的平行線時(shí),說明薄膜是理想的劈尖干涉,即薄膜厚度是均勻變化的,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;人眼觀察到的條紋是膜前、膜后反射光

8、波疊加的結(jié)果,因此人應(yīng)與入射光在同一側(cè)觀察,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。A拓展提高1、關(guān)于薄膜干涉,下列說法正確的是()A.只有厚度均勻的薄膜,才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B.只有厚度不均勻的楔形薄膜,才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象C.厚度均勻的薄膜,會(huì)形成干涉條紋D.觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時(shí),觀察者應(yīng)和光源在薄膜的同一側(cè)解析:當(dāng)光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時(shí),只要前后兩面反射回來的光波的光程差滿足振動(dòng)加強(qiáng)的條件,就會(huì)出現(xiàn)明條紋,滿足振動(dòng)減弱的條件就會(huì)出現(xiàn)暗條紋。要形成明暗相間的條紋,只有在薄膜厚度不均勻時(shí)才會(huì)出現(xiàn),但對(duì)薄膜的形狀沒有要求,因此選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。當(dāng)薄膜厚度均勻時(shí),不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋,但能發(fā)生干涉現(xiàn)象,如果是復(fù)色光照射,這時(shí)

9、某些顏色的光因干涉而減弱,另一些顏色的光因干涉而加強(qiáng),減弱的光透過薄膜,加強(qiáng)的光被反射回來,這時(shí)會(huì)看到薄膜的顏色是振動(dòng)加強(qiáng)的光的顏色,但沒有形成干涉條紋,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由薄膜干涉中相干光的來源可知,干涉的區(qū)域應(yīng)在入射光一側(cè),因此選項(xiàng)D正確。D拓展提高2、兩盞普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí),我們觀察不到干涉條紋,這是因?yàn)?)A.兩盞燈亮度不同B.燈光的波長太短C.兩燈光的振動(dòng)情況不同D.電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定解析:一般情況下,兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光振動(dòng)情況往往是不同的,由點(diǎn)光源發(fā)出的光或同一列光分出的兩列光其振動(dòng)情況是相同的。C拓展提高3、(多選)a光經(jīng)過某干涉儀形成的光的干涉圖樣如圖甲所示,若只將a光換成b光照射同一干涉儀,形成的光的干涉圖樣如圖乙所示。則下述正確的是( )A.a光的頻率較大B.b光的頻率較大C.a光的波長較大D.b光的波長較大解析:由干涉圖樣可知a光