人教物理光 市賽獲獎

第十三章光3光的干涉知識內(nèi)容選考要求課時要求光的干涉c1.知道楊氏雙縫干涉實驗，以及該實驗對認識光的本性的意義.2.知道光的干涉條件，知道楊氏雙縫干涉實驗設(shè)計的巧妙之處.3.了解干涉條紋的特點，理解亮、暗條紋產(chǎn)生的條件.NEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引自主預習預習新知夯實基礎(chǔ)重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關(guān)課時對點練注重雙擊強化落實自主預習一、楊氏干涉實驗1.1801年，英國物理學家

成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，人們開始認識到光具有

.2.雙縫干涉實驗(1)實驗過程：讓一束單色光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個波源，它們的頻率、相位和振動方向總是相同的，兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生

.(2)實驗現(xiàn)象：在屏上得到

的條紋.(3)實驗結(jié)論：光是一種

.托馬斯·楊波動性干涉現(xiàn)象明暗相間波二、決定條紋間距的條件1.干涉條件：兩波源的

、

和

方向都相同.2.出現(xiàn)明暗條紋的判斷(1)亮條紋：當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的

(填“奇”或“偶”)數(shù)倍時，出現(xiàn)亮條紋.(2)暗條紋：當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的

(填“奇”或“偶”)數(shù)倍時，出現(xiàn)暗條紋.頻率相位振動偶奇1.判斷下列說法的正誤.(1)用白光做雙縫干涉實驗時屏幕各處均是彩色條紋.(

)(2)頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定.(

)(3)用兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實驗時，從兩個狹縫到屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋.(

)(4)用兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實驗時，從兩個狹縫到屏上的路程差是光波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋.(

)即學即用×××√2.如圖1所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m.則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(填“亮條紋”或“暗條紋”).圖1暗條紋重點探究如圖為雙縫干涉的示意圖，單縫發(fā)出的單色光投射到相距很近的兩條狹縫S1和S2上，狹縫就成了兩個波源，發(fā)出的光向右傳播，在后面的屏上觀察光的干涉情況.(1)兩條狹縫起什么作用？一、楊氏干涉實驗導學探究答案光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動情況完全相同的光源.(2)在屏上形成的光的干涉圖樣有什么特點？答案在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋.1.楊氏雙縫干涉實驗(1)雙縫干涉的裝置示意圖實驗裝置如圖2所示，有光源、單縫、雙縫和光屏.知識深化圖2(2)單縫的作用：獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況.也可用激光直接照射雙縫.(3)雙縫的作用：將一束光分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光.2.光產(chǎn)生干涉的條件兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動方向相同.楊氏雙縫干涉實驗是靠“一分為二”的方法獲得兩個相干光源的.3.干涉圖樣(1)單色光的干涉圖樣：干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋.(2)白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋.例1一束白光通過雙縫后在屏上觀察到干涉條紋，除中央白色條紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其原因是

A.各色光的波長不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋間距不同B.各色光的速度不同，造成條紋的間距不同C.各色光的強度不同，造成條紋的間距不同D.各色光通過雙縫到達一確定點的距離不同√解析各色光的頻率不同、波長不同，在屏上得到的干涉條紋的寬度不同，疊加后得到彩色條紋.例2在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時

A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮√解析

分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光亮.[學科素養(yǎng)]例2回顧了雙縫干涉實驗，兩束光發(fā)生干涉的條件是兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動情況相同.一方面讓學生對物理規(guī)律的認識更加深刻，另一方面也讓學生進一步熟悉了雙縫干涉發(fā)生的條件.這很好地體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學思維”的學科素養(yǎng).二、決定條紋間距的條件(1)若屏上某點是兩列光波的波峰與波峰相遇，該點的振動是加強還是減弱？若屏上某點是兩列光波的波峰與波谷相遇，該點的振動是加強還是減弱？導學探究答案波峰與波峰相遇，振動加強；波峰與波谷相遇，振動減弱.(2)如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣.答案紅光的條紋間距最寬，紫光的條紋間距最窄.①用不同顏色的光做干涉實驗時干涉圖樣有什么不同？答案屏幕離雙縫越遠，條紋間距越大.②如果將屏幕遠離雙縫移動，條紋間距如何變化？答案雙縫間距越大，條紋間距越小.③改變雙縫間的距離，條紋間距如何變化？答案與光波波長、雙縫到屏的距離及雙縫間距離有關(guān).④雙縫干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān)？1.兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越大，條紋間距越大.白光的干涉條紋的中央是白色的，兩側(cè)是彩色的，這是因為：各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復合成白色條紋.兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋.知識深化2.亮、暗條紋的判斷如圖3所示，設(shè)屏上的一點P到雙縫的距離分別為r1和r2，路程差Δr＝r2－r1.圖3(1)若滿足路程差為波長的整數(shù)倍，即Δr＝kλ(其中k＝0,1,2,3…)，則出現(xiàn)亮條紋.k＝0時，PS1＝PS2，此時P點位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級亮條紋.k為亮條紋的級次.(2)若滿足路程差為半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝

λ(其中k＝1,2,3…)，則出現(xiàn)暗條紋.k為暗條紋的級次，從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開.例3在光的雙縫干涉現(xiàn)象里，下列描述正確的是

A.用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋最遠的是波長較長的紅光B.用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋最遠的是波長較短的紫光C.相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D.在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個亮條紋間距將變寬√解析

條紋間距與光的波長成正比，在可見光中，紅光波長最長，紫光波長最短，故偏離中央亮條紋最遠的是紅光，A正確，B錯誤；雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰兩亮條紋或兩暗條紋是等間距的，故C錯誤；紅光的波長比紫光的波長大，所以換成紫光后，相鄰兩亮條紋間距將變窄，故D錯誤.例4

(2018·嵊州高二檢測)如圖4所示，在雙縫干涉實驗中，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動，則

A.不再產(chǎn)生干涉條紋B.仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置不變C.仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置略向上移D.仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置略向下移√解析本實驗中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移動S后，沒有改變傳到雙縫的光的頻率，S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達屏上P點下方某點的路程差為零，故中央亮條紋略向下移，D正確.圖4達標檢測1.(楊氏雙縫干涉實驗)在楊氏雙縫干涉實驗中，如果

A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C.若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大D.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋√1234解析用白光做楊氏雙縫干涉實驗，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間的條紋，B對；若僅將入射光由紅光改為紫光，波長變小，條紋間距變小，C錯；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯.2.(決定條紋間距的條件)如圖5所示為雙縫干涉實驗中產(chǎn)生的條紋圖樣，甲圖為綠光進行實驗的圖樣，乙圖為換用另一種單色光進行實驗的圖樣，則以下說法中正確的是

A.乙圖可能是用紅光進行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B.乙圖可能是用紫光進行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C.乙圖可能是用紫光進行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D.乙圖可能是用紅光進行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短234解析題圖乙中條紋的間距比題圖甲大，故題圖乙中光的波長較長，即比綠光的波長長.紅光的波長比綠光長，紫光的波長比綠光短，A正確.1√圖53.(亮、暗條紋的判斷)如圖6所示，用單色光做雙縫干涉實驗，P處為第二條暗條紋，改用頻率較低的單色光重做上述實驗(其他條件不變，屏足夠大)，則同側(cè)第二條暗條紋的位置

A.仍在P處B.在P點上方C.在P點下方D.要將屏向雙縫方向移近一些才能看到√圖612344.(亮、暗條紋的判斷)(多選)雙縫干涉實驗裝置如圖7所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為l，調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋.關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是

A.若僅將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將

變得不清晰B.若僅將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干

涉條紋C.若僅將雙縫間距離減小，像屏上的兩個相鄰亮條紋間

的距離變小D.若僅將雙縫間距離減小，像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離變大1234圖7√√解析雙縫到像屏的距離不影響干涉條紋的清晰程度，A錯，B對；僅將雙縫間距減小，像屏上的兩個相鄰亮條紋或暗條紋間的距離變大，C錯，D對.1234課時對點練一、選擇題考點一雙縫干涉實驗1.用兩個紅燈泡照射白墻，在墻上看到的是

A.明暗相間的條紋 B.彩色條紋C.一片紅光 D.晃動的條紋12345678910√解析兩燈泡不是相干光源，故選C.2.(多選)用紅光做光的雙縫干涉實驗，如果將其中一條縫改用藍光，下列說法正確的是

A.在光屏上出現(xiàn)紅藍相間的干涉條紋B.只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此時不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C.頻率不同的兩束光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，此時出現(xiàn)彩色條紋D.盡管亮、暗條紋都是光波相互疊加的結(jié)果，但此時紅光與藍光只疊加不產(chǎn)生

干涉現(xiàn)象√12345678910√解析頻率相同、相位差恒定、振動方向相同是產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，紅光和藍光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，不會產(chǎn)生干涉條紋，A、C錯誤，B、D正確.3.某同學自己動手利用如圖1所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏.當他用一束陽光照射到A上時，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋，他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑.分析實驗失敗的原因，最大的可能性是

A.單縫S太窄B.單縫S太寬C.S到S1與到S2的距離不等D.陽光不能作為光源圖1√12345678910解析本實驗中，單縫S應(yīng)非常窄，才可看成“理想線光源”，才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬，故A錯誤，B正確；S到S1與到S2距離不等時，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮條紋，C錯誤；太陽光可以作為光源，D錯誤.12345678910考點二決定條紋間距的條件4.(多選)用a、b兩種單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在距雙縫恒定距離的屏上得到如圖2所示的干涉圖樣，其中圖甲是a光照射形成的，圖乙是b光照射形成的，則關(guān)于a、b兩束單色光，下述說法中正確的是

A.a光的頻率比b光的大B.在水中a光傳播的速度比b光的大C.水對a光的折射率比b光的大D.b光的波長比a光的短12345678910圖2√√解析從題圖可以看出，a光的條紋間距小，說明a光的波長小，頻率大，選項A正確，D錯誤；水對頻率低的單色光的折射率小，即水對b光的折射率小，選項C正確；折射率小的光在水中的傳播速度大，即b光在水中的傳播速度大，選項B錯誤.123456789105.白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的

A.傳播速度不同 B.強度不同C.振動方向不同 D.頻率不同12345678910解析兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，不同色光的頻率不同、波長不同.這樣除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色條紋.√6.下列關(guān)于雙縫干涉實驗的說法中正確的是

A.單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B.雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的相干光源C.用紅光和綠光分別做雙縫干涉實驗(λ紅>λ綠)，綠光干涉圖樣的條紋間距比紅

光大D.在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有發(fā)生干涉12345678910√解析在雙縫干涉實驗中，單縫的作用是獲得一個線光源，雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的相干光源，故選項A錯誤，B正確.綠光波長比紅光短，所以條紋間距較小，選項C錯誤.兩列光波只要相遇就會疊加，滿足相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了方便肉眼觀察，故選項D錯誤.12345678910考點三亮、暗條紋的判斷7.瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等方面危害極大，某同學查資料得知含有瓦斯的氣體折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計了一個監(jiān)測儀，其原理如圖3所示：在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B，容器A與干凈的空氣相通，在容器B中通入礦井中的氣體，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛?如果屏的正中央O點變?yōu)榘禇l紋，說明B中氣體

A.一定含瓦斯

B.一定不含瓦斯C.不一定含瓦斯

D.無法判斷12345678910圖3√8.(多選)用單色光做雙縫干涉實驗時

A.屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋B.屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是亮條紋，也可能是暗條紋C.屏上的亮條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方D.屏上的亮條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方12345678910√√解析在雙縫干涉實驗中，屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，是振動加強處，不一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方，也可能是波谷與波谷相遇的地方，A選項正確，C選項錯誤；屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是半波長的奇數(shù)倍(暗條紋)，也可能是半波長的偶數(shù)倍(亮條紋)，